¿Qué es un diodo?

Un diodo es un componente que sólo permite que pase corriente en un sentido. Actúa de manera similar a los torniquetes de la puerta del metro, que sólo giran en un sentido y por tanto sólo permiten que la gente circule en uno de los dos sentidos.

Su símbolo eléctrico es el siguiente:

Y su apariencia real es la siguiente:

Como puedes ver, para saber cómo se debe conectar un diodo se pinta una franja de otro color (habitualmente plateada) que coincide con la raya del símbolo.

Veamos con un ejemplo cómo funcionaría un diodo. Los cuatro circuitos de abajo son exactamente iguales excepto por un pequeño detalle, la posición del diodo y de la pila varía entre unos y otros. Recuerda que la corriente siempre circula del polo positivo de la pila (la barra más larga) al polo negativo. ¿Sabrías decir qué ocurrirá en cada uno de ellos cuando se cierre el interruptor?

La respuesta es que en los circuitos a) y d) las bombillas se encenderán, ya que el diodo permitirá el paso de la corriente, mientras que en el otro el diodo actúa bloqueando la corriente y por tanto las bombillas no se encenderán.

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Los diodos que emiten luz (LEDs).

Aunque su apariencia es bastante diferente, un LED es un tipo especial de diodo. De hecho las siglas LED siginifican Diodo Emisor de Luz (Light Emitting Diode, en inglés). Básicamente se trata de un diodo que emite luz cuando la corriente circula en un sentido y que no permite el paso de la corriente, y por tanto no emite luz, en el sentido contrario. Su símbolo eléctrico es el siguiente:

¿Y qué ocurre con un LED real? ¿Cómo sabemos de qué forma hay que conectarlo para que conduzca la corriente eléctrica y se ilumine? Pues si te fijas, habitualmente los LEDs disponen de un terminal (una patilla) más larga que la otra. Para que acordarte de quí en adelante puedes intentar recodar la siguiente regla:

La pata más larga al polo positivo (+) de la pila y la menos larga al polo negativo(-).

Es decir, la equivalencia entre un LED real y su símbolo es la siguiente:

Antes de ver algunos circuitos con LEDs hay que recordar algo importante. Los LEDs son relativamente delicados y por eso no admiten corrientes muy elevadas (entre 5 y 50 miliamperios dependiendo del tipo de LED). Si se hace circular una corriente muy superior probablemente el LED se funda. Por ese motivo, conviene colocar siempre una resistencia en serie con cada LED de un circuito. De esta manera, la resistencia reduce el número de electrones que circulan por el LED y este no se estropeará.

La resistencia se puede colocar a uno u otro lado del LED, es completamente indiferente.

¿Sabrías decir qué LEDs se iluminarán en los siguientes circuitos cuando se cierre el interruptor? Recuerda, debes fijarte tanto en la orientación de los LEDs como de la batería:

Esto es lo que ocurrirá:

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¿Qué es un transistor?

El transistor es una de las grandes invenciones del último siglo. Gracias a él ha sido posible desarrollar todos los dispositivos electrónicos que hoy utilizamos a diario: teléfonos móviles, ordenadores, tablets, calculadoras… Más adelante, cuando veamos qué son las puertas lógicas entederás por qué.

Básicamente, un transistor es un componente que funciona como un grifo de agua. En un grifo, se puede regular la cantidad de agua que fluye girando más o menos la manecilla:

Un transistor es como un grifo que permite regular cuánta corriente eléctrica pasa por un cable. Ahora vamos a ver cómo funciona. El símbolo de un transistor es el siguiente:

Como se indica en la foto de arriba a la derecha un transistor dispone de tres terminales:

• La base (B): que es como la manecilla del grifo.
• El colector (C): que es el terminal del que proviene la corriente eléctrica. Sería el equivalente a la tubería que trae lleva el agua hasta el grifo.
• El emisor (E): que es el terminal por el que sale la corriente eléctrica.

Lo bueno de un transistor es que consigue regular la cantidad de corriente que circula entre el colector y el emisor en función de la cantidad de corriente que le llega a la base. Es más, pequeñas variaciones en la corriente que llega a la base, que suele ser de unos pocos miliamperios, puede hacer que varíe en unos cuantos amperios la corriente que sale por el colector del transistor.

En la siguiente foto puedes ver un ejemplo de transistor real con sus tres terminales:

Como hemos dicho, un transistor nos permite regular la corriente que circula por un conductor variando el valor de la corriente que le llega a la base. En realidad, un transistor lo que hace es multiplicar por un cierto valor (50, 100, 200…) la intensidad de la corriente que le llega a la base. Al valor por el que se multiplica la intensidad que llega a la base se le llaga ganancia del transistor y se representa con la letra griega β.

Es decir, si por ejemplo, tenemos un transistor de β=100 a cuya base llegan 30mA (0,03A), por el colector circularán 3A.

Sólo hay una cosa más que debes saber acerca de los transistores. Hemos dicho que un transistor tiene tres terminales. Por tanto, en un transistor se juntan las corrientes provenientes de tres cables. Pues bien, como los electrones que circulan por un circuito no pueden desaparecer, en un transistor se cumple la siguiente relación:

\huge I_E = I_B + I_C

Y multiplicando la intensidad de la base por la ganancia del transistor lo que hacemos es calcular la intensidad del colector. Es decir:

\huge I_C = I_B \cdot \beta

Veamos un ejemplo que incluye las dos fórmulas anteriores.

EJEMPLO 1: Tenemos un transistor con una ganancia β=300 a cuya base llegan 15mA. ¿Cuál será la intensidad de la corriente del emisor?

Como puedes ver, en realidad la intensidad del colector y la del emisor son muy similares. Esto se debe a que la intensidad del emisor es igual a la del colector más la de la base, pero la de la base suele ser muy pequeña.

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Circuito de ejemplo con un transistor.

Los transistores se utilizan mucho en circuitos con resistencias variables en los que se pretende controlar un componente receptor (una bombilla, un motor…). Gracias a los transistores es posible regular con mucha precisión la corriente que circula por un componente, ya que la corriente que entra por el colector va a ser proporcional a la intensidad que llega a la base.

Por ejemplo, en el circuito de abajo se regula la intensidad de una bombilla de manera automática con una LDR (fotorresistencia), de tal manera que a medida que a medida que la luz ambiente aumenta la intensidad con que brilla la bombilla disminuye:

(Enlace al proyecto de Tinkercad, sólo funciona si estás registrado en el programa)

El funcionamiento del circuito es el siguiente:

• La corriente que circula por la bombilla es proporcional a la corriente que llega a la base del transistor.
• Cuando no hay luz en el ambiente la resistencia de la LDR aumenta mucho, por tanto los electrones se dirigen en mayor medida hacia la base del transistor, haciendo que entre el colector y el emisor circule una gran corriente y la bombilla emita mucha luz.
• A medida que aumenta la luz ambiente la ersistencia de la LDR disminuirá. Esto provoca que una mayor parte de la corriente se desvíe por el camino de la LDR y que llegue menos corriente a la base del transistor. En consecuencia, la bombilla se iluminará menos progresivamente.

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