Componentes electrónicos analógicos

Explica qué es un diodo y qué significa que conduce «en un solo sentido». Describe qué ocurre cuando se polariza en directa (el ánodo al positivo) y cuando se polariza en inversa, usando el símil de una válvula antirretorno de agua.

Un LED tiene polaridad: el ánodo (patilla larga) debe ir hacia el positivo. Explica qué significan las siglas LED, qué ocurre si se conecta al revés y por qué un LED no se ilumina aunque la pila tenga tensión suficiente si está mal orientado.

Un diodo de silicio empieza a conducir apreciablemente cuando la tensión en directa supera unos $0{,}7\ \text{V}$, su «tensión umbral». Explica qué significa ese umbral y razona por qué un diodo conectado a una pila de $1{,}5\ \text{V}$ con una resistencia sí puede conducir, pero no con una pila de $0{,}5\ \text{V}$.

Se quiere alimentar un LED rojo (tensión de trabajo $2\ \text{V}$, corriente $20\ \text{mA}$) desde una pila de $9\ \text{V}$ con una resistencia en serie. (a) Calcula qué tensión debe caer en la resistencia. (b) Calcula el valor de la resistencia aplicando la ley de Ohm, $R = \frac{V}{I}$, con las unidades correctas. (c) Explica qué ocurriría si la resistencia fuera mucho menor de la calculada.

La figura muestra la curva característica tensión-corriente de un diodo de silicio, con la tensión umbral marcada con una interrogación, como se muestra en la figura.

(a) Explica qué representa cada zona de la curva: la casi plana de la izquierda y la que sube con fuerza a la derecha. (b) Indica qué valor aproximado tiene la tensión marcada con la interrogación en un diodo de silicio y qué significa. (c) Razona por qué en inversa la corriente es prácticamente nula y qué ocurre si se supera la tensión de ruptura.

Se quieren alimentar dos LED iguales ($2\ \text{V}$, $15\ \text{mA}$ cada uno) en serie desde una fuente de $12\ \text{V}$ con una única resistencia. (a) Calcula el valor teórico de la resistencia. (b) Calcula la potencia que disipa esa resistencia, $P = V \cdot I$, y comenta si es apreciable. (c) Explica por qué poner los LED en serie comparte bien la corriente, mientras que ponerlos en paralelo directamente (con una sola resistencia común) es mala práctica (las pequeñas diferencias entre LED reparten mal la corriente).

Explica qué es una LDR y cómo cambia su resistencia al pasar de plena luz a oscuridad (baja mucho con luz, sube mucho a oscuras). Pon un ejemplo de aparato cotidiano que la use para decidir automáticamente si enciende algo.

Un divisor de tensión alimentado a $12\ \text{V}$ está formado por una LDR arriba y una resistencia fija de $10\ \text{k}\Omega$ abajo, tomándose la salida en el punto medio. La LDR vale $2\ \text{k}\Omega$ con luz y $50\ \text{k}\Omega$ en oscuridad. Calcula la tensión del punto medio en ambos casos, $V_\text{salida} = 12 \cdot \frac{R_\text{fija}}{R_\text{fija} + R_\text{LDR}}$, y explica por qué ese punto sirve como señal «luz/oscuridad».

Una NTC de $10\ \text{k}\Omega$ a $25\ ^\circ\text{C}$ baja a $5\ \text{k}\Omega$ a $45\ ^\circ\text{C}$. Se monta en un divisor con una resistencia fija de $10\ \text{k}\Omega$, alimentado a $10\ \text{V}$, con la NTC arriba y la fija abajo. (a) Calcula la tensión del punto medio a $25\ ^\circ\text{C}$ y a $45\ ^\circ\text{C}$. (b) Explica cómo un circuito que lea esa tensión puede saber si hace más o menos calor y por qué la salida sube con la temperatura en este montaje.

Explica qué es un condensador y qué significa que «almacena carga». Indica en qué unidad se mide su capacidad (el faradio) y describe dos aplicaciones: filtrar una tensión que riza y temporizar (crear retardos).

El transistor tiene tres patillas: colector, base y emisor. Explica con el símil de un grifo gobernado por una maneta pequeña cómo una corriente pequeña por la base controla una corriente grande entre colector y emisor.

Un condensador de $100\ \mu\text{F}$ se carga a través de una resistencia de $10\ \text{k}\Omega$. (a) Calcula la constante de tiempo del circuito, $\tau = R \cdot C$, expresada en segundos. (b) Explica qué significa ese valor (el tiempo en que el condensador alcanza aproximadamente el $63\ \%$ de la carga final). (c) Razona cómo cambiaría el retardo si la resistencia fuera el doble.

Un transistor tiene una ganancia de corriente $\beta = 100$: la corriente de colector es cien veces la de base en su zona de amplificación. (a) Si por la base entran $0{,}1\ \text{mA}$, calcula la corriente de colector. (b) Explica por qué a eso se le llama «amplificar»: qué se amplifica exactamente y de dónde sale la energía (de la fuente de alimentación, no de la base). (c) Contrasta este funcionamiento con el modo «interruptor» (todo o nada) e indica en cuál de los dos trabaja un transistor de un detector crepuscular.