¿Qué es una resistencia?
Una resistencia es un componente eléctrico que limita o regula el flujo de corriente eléctrica en un circuito electrónico. Las resistencias también se pueden usar para proporcionar un voltaje específico para un dispositivo activo como un transistor .
Todos los demás factores son iguales, en un circuito de corriente continua (CC), la corriente a través de una resistencia es inversamente proporcional a su resistencia , y directamente proporcional al voltaje a través de ella. Esta es la conocida Ley de Ohm . En los circuitos de corriente alterna ( CA ), esta regla también se aplica siempre que la resistencia no contenga inductancia o capacitancia.
Las resistencias se pueden fabricar de varias maneras. El tipo más común en dispositivos y sistemas electrónicos es la resistencia de composición de carbono . El carbono granulado fino (grafito) se mezcla con arcilla y se endurece. La resistencia depende de la proporción de carbono a arcilla; cuanto mayor es esta relación, menor es la resistencia.
Otro tipo de resistencia está hecho de bobinado de nicromo o un cable similar en una forma aislante. Este componente, llamado resistencia bobinada , puede manejar corrientes más altas que una resistencia de composición de carbono del mismo tamaño físico. Sin embargo, debido a que el cable se enrolla en una bobina, el componente actúa como un inductor y exhibe resistencia. Esto no afecta el rendimiento en los circuitos de CC, pero puede tener un efecto adverso en los circuitos de CA porque la inductancia hace que el dispositivo sea sensible a los cambios de frecuencia .
Donde como un diodo es:
Aquí está el enlace a mi blog:
- ¿Qué tan difícil es obtener una maestría en ingeniería eléctrica si no hiciste ingeniería como estudiante?
- Ingeniería eléctrica: ¿por qué mi condensador no se carga y descarga correctamente?
- ¿Qué cambio harías para reducir la Q de un circuito?
- ¿Qué sucede cuando continuamos proporcionando electricidad a un condensador después de que está completamente cargado?
- Cómo hacer un experimento con diodos Zener en prácticas de física
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DIODO: un dispositivo semiconductor básico.
Publicado el 28 de agosto de 2015 por jay7mehta
P: ¿Para qué utilizamos diodos?
a) Proteja los circuitos limitando el voltaje (recorte y sujeción)
b) Convierta CA en CC (rectificador de voltaje)
c) Multiplicadores de voltaje (por ejemplo, voltaje de entrada doble)
d) Mezcla no lineal de dos voltajes (por ejemplo, modulación de amplitud)
• Símbolo para diodo:
P: ¿De qué está hecho Diode?
- Semiconductores: una sustancia sólida que tiene una conductividad entre la de un aislante y la de la mayoría de los metales. Ejemplo: silicio y germanio.
- Luego, dopamos estos semiconductores con impureza trivalente o pentavalente para hacer un semiconductor de tipo p o de tipo n, respectivamente.
- Luego formamos uniones PN uniendo materiales semiconductores tipo n y tipo p.
- Y, por lo tanto, se forma un diodo.
- Aquí hay una imagen de diodo imparcial:
A) El diodo está sesgado hacia adelante:
Cuando, Vanode> Vcathode.
Características del diodo en polarización directa:
- El diodo conduce la corriente fuertemente
- La caída de voltaje a través del diodo es (casi) independiente de la corriente del diodo
- La resistencia efectiva (impedancia) del diodo es pequeña.
B) El diodo tiene polarización inversa:
Cuando, Vanode <Vcathode.
Características del diodo en polarización inversa:
- El diodo conduce la corriente muy débilmente (típicamente <mA).
- La corriente del diodo es (casi) independiente del voltaje, hasta la ruptura.
- La resistencia efectiva (impedancia) del diodo es muy grande.
C) Relación corriente-voltaje para un diodo:
I = Is * (e ^ (eV / kT) -1)
conocido como: ecuación “diodo”, “rectificador” o “Ebers-Moll”,
dónde,
- Is = corriente de saturación inversa (típicamente <mA),
- k = constante de Boltzmann,
- e = carga de electrones,
- T = temperatura.
Especificación que debe verificarse para un diodo :
- Corriente de saturación inversa : es la corriente que fluye a través del diodo debido a los portadores de carga minoritarios a través de la unión cuando el diodo está polarizado en sentido inverso.
- Pico de corriente y voltaje
- Capacitancia de transición : cuando el diodo se invierte, los portadores de carga mayoritarios se alejan del diodo, lo que resulta en un aumento en el ancho de la región de agotamiento, lo que conduce al aumento de las cargas inmóviles, que finalmente comienzan a actuar como un condensador.
- Capacitancia de difusión : es el cambio en la carga ‘Q’ debido al cambio en el voltaje aplicado a través del diodo en condiciones de polarización directa.
- Tiempo de recuperación inversa : es el tiempo que tarda el diodo en cambiar su estado de estado conductor a no conductor, cuando se invierte el voltaje a través del diodo. Es útil porque necesitamos diodos para una acción de conmutación rápida.
- Sensibilidad a la temperatura
Tipos de diodos :
- Diodo de unión (tipo ordinario)
- Emisor de luz (LED)
- Fotodiodos (absorbe luz, da corriente)
- Schottky (interruptor de alta velocidad, bajo voltaje de encendido, Al. En silicio)
- Túnel (I vs. V ligeramente diferente a la de jd, ¡resistencia negativa!)
- Veractor (la tapa de unión varía con el voltaje)
- Zener (diodo de unión especial, uso polarizado invertido)
-JAY MEHTA
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Aquí hay una explicación detallada de resistencia, resistencia y todo lo que debe saber sobre este tema:
Resistor:
Cuando aprende por primera vez acerca de la electricidad , descubre que los materiales se dividen en dos categorías básicas llamadas conductores y aislantes . Los conductores (como los metales ) permiten que la electricidad fluya a través de ellos; los aislantes (como plásticos y madera ) generalmente no. Pero nada es tan simple, ¿verdad? Cualquier sustancia conducirá electricidad si se le aplica un voltaje lo suficientemente grande: incluso el aire, que normalmente es un aislante, de repente se convierte en un conductor cuando se acumula un voltaje potente en las nubes, y eso es lo que genera un rayo. En lugar de hablar de conductores y aislantes, a menudo es más claro hablar de resistencia : la facilidad con la que algo permitirá que la electricidad fluya a través de él. Un conductor tiene baja resistencia, mientras que un aislante tiene una resistencia mucho mayor. Los dispositivos llamados resistores nos permiten introducir cantidades de resistencia controladas con precisión en los circuitos eléctricos. ¡Echemos un vistazo más de cerca a lo que son y cómo funcionan!
Foto: una resistencia típica utilizada en un circuito electrónico. Funciona convirtiendo la energía eléctrica en calor, que se disipa en el aire.
¿Qué es la resistencia?
La electricidad fluye a través de un material transportado por electrones , pequeñas partículas cargadas dentro de los átomos . En términos generales, los materiales que conducen bien la electricidad son aquellos que permiten que los electrones fluyan libremente a través de ellos. En los metales, por ejemplo, los átomos están encerrados en una estructura sólida y cristalina (un poco como un bastidor de metal en un patio de recreo). Aunque la mayoría de los electrones dentro de estos átomos están fijos en su lugar, algunos pueden pulularse a través de la estructura llevando electricidad con ellos. Es por eso que los metales son buenos conductores: un metal presenta relativamente poca resistencia a los electrones que fluyen a través de él. Los plásticos son completamente diferentes. Aunque a menudo son sólidos, no tienen la misma estructura cristalina. Sus moléculas (que generalmente son cadenas repetitivas muy largas llamadas polímeros ) están unidas de tal manera que los electrones dentro de los átomos están completamente ocupados. En resumen, no hay electrones libres que puedan moverse en los plásticos para transportar una corriente eléctrica. Los plásticos son buenos aislantes: presentan una alta resistencia a los electrones que fluyen a través de ellos.
Todo esto es un poco vago para un tema como la electrónica , que requiere un control preciso de las corrientes eléctricas. Es por eso que definimos la resistencia con mayor precisión como el voltaje en voltios requerido para hacer que una corriente de 1 amp fluya a través de un circuito. Si se necesitan 500 voltios para hacer que fluya 1 amperio, la resistencia es de 500 ohmios (escrito 500 Ω). Es posible que vea esta relación escrita como una ecuación matemática:
V = I × R
Esto se conoce como la Ley de Ohm para el físico alemán Georg Simon Ohm (1789-1854).
La resistencia es inútil?
¿Cuántas veces has escuchado a los malos decir eso en las películas? A menudo también es cierto en la ciencia. Si un material tiene una alta resistencia, significa que la electricidad tendrá dificultades para atravesarlo. Cuanto más tiene que luchar la electricidad, más energía se desperdicia. Eso suena como una mala idea, pero a veces la resistencia está lejos de ser “inútil” y en realidad es muy útil.
En una bombilla de estilo antiguo, por ejemplo, se hace que la electricidad fluya a través de un cable extremadamente delgado llamado filamento . El cable es tan delgado que la electricidad realmente tiene que luchar para atravesarlo. Eso hace que el cable sea extremadamente caliente, tanto que, de hecho, emite luz. Sin resistencia, las bombillas como esta no funcionarían. Por supuesto, el inconveniente es que tenemos que desperdiciar una gran cantidad de energía calentando el filamento. Las bombillas antiguas como esta iluminan al hacer calor y por eso se llaman lámparas incandescentes ; Las nuevas bombillas de bajo consumo de energía producen luz sin generar mucho calor a través del proceso completamente diferente de fluorescencia .
Foto: El filamento dentro de una bombilla de estilo antiguo. Es un cable muy delgado con una resistencia razonablemente alta. Está diseñado para calentarse, por lo que brilla intensamente y emite luz.
El calor que producen los filamentos no siempre es energía desperdiciada. En electrodomésticos como hervidores eléctricos, radiadores eléctricos, duchas eléctricas , cafeteras y tostadoras , hay versiones más grandes y duraderas de filamentos llamados elementos calefactores . Cuando una corriente eléctrica fluye a través de ellos, se calientan lo suficiente como para hervir el agua o cocinar el pan. En los elementos calefactores, al menos, la resistencia está lejos de ser inútil.
La resistencia también es útil en cosas como radios de transistores y televisores . Suponga que desea bajar el volumen de su televisor. Gira la perilla de volumen y el sonido se vuelve más silencioso, pero ¿cómo sucede eso? La perilla de volumen es en realidad parte de un componente electrónico llamado resistencia variable . Si baja el volumen, en realidad aumenta la resistencia en un circuito eléctrico que acciona el altavoz del televisor. Cuando aumenta la resistencia, la corriente eléctrica que fluye a través del circuito se reduce. Con menos corriente, hay menos energía para alimentar el altavoz, por lo que suena mucho más silencioso.
Foto: Esta resistencia variable es el control de volumen de una radio de transistores.
Cómo funcionan las resistencias
Las personas que hacen circuitos eléctricos o electrónicos para realizar trabajos particulares a menudo necesitan introducir cantidades precisas de resistencia. Pueden hacerlo agregando pequeños componentes llamados resistores. Una resistencia es un pequeño paquete de resistencia: conéctelo a un circuito y reducirá la corriente en una cantidad precisa. Desde el exterior, todas las resistencias se ven más o menos iguales. Como puede ver en la foto superior de esta página, una resistencia es un componente corto, parecido a un gusano, con rayas de colores en el costado. Tiene dos conexiones, una a cada lado, por lo que puede conectarlo a un circuito.
¿Qué está pasando dentro de una resistencia? Si abre uno y raspa la capa exterior de pintura aislante, es posible que vea una varilla de cerámica aislante corriendo por el medio con alambre de cobre envuelto alrededor del exterior. Una resistencia como esta se describe como cable enrollado . El número de vueltas de cobre controla la resistencia con mucha precisión: cuanto más vueltas de cobre, y cuanto más delgado sea el cobre, mayor será la resistencia. En resistencias de menor valor, diseñadas para circuitos de menor potencia, el devanado de cobre se reemplaza por un patrón en espiral de carbono. Las resistencias como esta son mucho más baratas de fabricar y se llaman películas de carbono . En general, las resistencias enrolladas son más precisas y más estables a temperaturas de funcionamiento más altas.
Foto: dentro de una resistencia de alambre enrollado. Rompa uno por la mitad, raspe la pintura y podrá ver claramente el núcleo de cerámica aislante y el cable de cobre conductor que lo envuelve.
¿Cómo afecta el tamaño de una resistencia a su resistencia?
Suponga que está tratando de forzar el agua a través de una tubería. Diferentes tipos de tuberías serán más o menos complacientes, por lo que una tubería más gruesa resistirá el agua menos que una más delgada y una tubería más corta ofrecerá menos resistencia que una más larga. Si llena la tubería con, por ejemplo, guijarros o esponja, el agua seguirá goteando, pero mucho más lentamente. En otras palabras, la longitud, el área de la sección transversal (el área que se ve mirando dentro de la tubería para ver qué hay dentro) y las cosas dentro de la tubería afectan su resistencia al agua.
Las resistencias eléctricas son muy similares, afectadas por los mismos tres factores. Si haces un cable más delgado o más largo, es más difícil que los electrones se muevan a través de él. Y, como ya hemos visto, es más difícil que la electricidad fluya a través de algunos materiales (aislantes) que otros (conductores). Aunque Georg Ohm es mejor conocido por relacionar voltaje, corriente y resistencia, también investigó la relación entre la resistencia y el tamaño y tipo de material del que está hecha una resistencia. Eso lo llevó a otra ecuación importante:
R = ρ × L / A
En palabras simples, la resistencia (R) de un material aumenta a medida que aumenta su longitud (por lo que los cables más largos ofrecen más resistencia) y aumenta a medida que disminuye su área (los cables más delgados ofrecen más resistencia). La resistencia también está relacionada con el tipo de material del que está hecha una resistencia, y eso se indica en esta ecuación con el símbolo ρ, que se llama resistividad, y se mide en unidades de Ωm (ohmios). Los diferentes materiales tienen resistividades muy diferentes: los conductores tienen una resistividad mucho menor que los aislantes. A temperatura ambiente, el aluminio entra a aproximadamente 2.8 x 10−8 Ωm, mientras que el cobre (un mejor conductor) es significativamente más bajo a 1.7 −8 Ωm. El silicio (un semiconductor) tiene una resistividad de aproximadamente 1000 Ωm y el vidrio (un buen aislante) mide aproximadamente 1012 Ωm. Puede ver en estas cifras cuán enormemente diferentes son los conductores y los aislantes en su capacidad de transportar electricidad: ¡el silicio es aproximadamente 100 mil millones de veces peor que el cobre y el vidrio es aproximadamente mil millones de veces peor!
Resistencia y temperatura
La resistencia de una resistencia no es constante, incluso si es un cierto material de una longitud y área fijas: aumenta constantemente a medida que aumenta la temperatura. ¿Por qué? Cuanto más caliente es un material, más se agitan sus átomos o iones y más difícil es que los electrones se muevan, lo que se traduce en una mayor resistencia eléctrica. En términos generales, la resistividad de la mayoría de los materiales aumenta linealmente con la temperatura (por lo tanto, si aumenta la temperatura en 10 grados, la resistividad aumenta en cierta cantidad, y si la aumenta en otros 10 grados, la resistividad aumenta en la misma cantidad nuevamente) . Si enfría un material, disminuye su resistividad, y si lo enfría a una temperatura extremadamente baja, a veces puede hacer que la resistividad desaparezca por completo, en un fenómeno conocido como superconductividad .
Gráfico: La resistencia de un material aumenta con la temperatura. Este gráfico muestra cómo la resistividad (resistencia básica de un material, independiente de su longitud o área) aumenta casi linealmente a medida que la temperatura aumenta desde cero absoluto hasta aproximadamente 600 K (327 ° C) para cuatro metales comunes. Dibujado usando datos originales de “Resistividad eléctrica de elementos seleccionados” por P. Desai et al, J. Phys. Chem. Árbitro. Data, Vol 13, No 4, 1984 y “Resistividad eléctrica de cobre, oro, paladio y plata” por R. Matula, J. Phys. Chem. Árbitro. Data, Vol. 8, No 4, 1979, cortesía del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU. Open Data.
Códigos de color de resistencia
Puede determinar la resistencia de una resistencia a partir del patrón de bandas de colores.
- En la mayoría de las resistencias, verá que hay tres bandas de color arcoíris, luego un espacio, luego una cuarta banda de color marrón, rojo, dorado o plateado.
- Gire la resistencia para que las tres bandas del arco iris estén a la izquierda.
- Las dos primeras bandas del arco iris te dicen los dos primeros dígitos de la resistencia. Suponga que tiene una resistencia como la que se muestra aquí, con bandas de colores que son marrones, negras y rojas y una cuarta banda dorada. Puede ver en la tabla de colores a continuación que marrón significa 1 y negro significa 0, por lo que la resistencia comenzará con “10”. La tercera banda es un multiplicador decimal: te dice cuántas potencias de diez para multiplicar los dos primeros números (o cuántos ceros agregar al final, si prefieres pensar de esa manera). Rojo significa 2, entonces multiplicamos los 10 que ya tenemos por 10 × 10 = 100 y obtenemos 1000. Nuestra resistencia es de 1000 ohmios.
- La banda final se llama tolerancia y le dice cuán preciso es probable que sea el valor de resistencia que acaba de descubrir. Si tiene una banda final de color dorado, significa que la resistencia es precisa dentro de más o menos 5 por ciento. Entonces, aunque la resistencia declarada oficialmente es de 1000 ohmios, en la práctica, es probable que la resistencia real esté entre 950 y 1050 ohmios.
- Si hay cinco bandas en lugar de cuatro, las primeras tres bandas dan el valor de la resistencia, la cuarta banda es el multiplicador decimal y la banda final es la tolerancia. Las resistencias de cinco bandas citadas con tres dígitos y un multiplicador, como este, son necesariamente más precisas que las resistencias de cuatro bandas, por lo que tienen un valor de tolerancia más bajo.