UD 1_ Componentes Electrónicosn Rev2
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TCNICAS Y PROCESOS DE MONTAJE Y
MTO. EQUIPOS ELECTRNICOS
UD. 1 COMPONENTES ELECTRNICOS
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ACADEMIA DE LOGSTICA DEPARTAMENTO ELECTRICIDAD Y ELECTRNICA Tcnicas y procesos de montaje y mto. equipos elect rnicos
CURSO
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1. LEY DE OHM.
La Ley de Ohm, relaciona la cada de tensin V entre los extremos de una
resistencia R con la intensidad de corriente que la atraviesa I. Su expresin
matemtica es V=I*R. Esta Ley sirve para calcular corrientes a partir de voltajes y
resistencias o viceversa. Dicha relacin es lineal y su pendiente indica el valor de
la resistencia.
Representamos un ejemplo en la Figura 1.
Figura.- Voltaje frente a corriente a travs de una resistencia.
A esta Ley se le suele aplicar un smil hidrulico (Figura 2), de tal forma que si
tenemos un depsito de lquido en el cual existe una abertura que permite la
salida de lquido a travs de un tubo de seccin S, el flujo de salida del lquido
(intensidad de corriente en circuitos electrnicos) depender de la seccin del
tubo, pues a mayor seccin aumentar el flujo (en el caso de circuitos elctricos,
con resistencias ms pequeas), e inversamente, disminuyendo el flujo para el
caso de tubos de seccin ms pequea.
Ejemplo: Qu corriente pasar por una resistencia de 10 Ohmios conectada a
una pila de 9 V?
Clculo: I = V / R = 9 Voltios / 10 Ohmios = 0.9 Amperios.
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Hemos obtenido que pasara una corriente de 0.9 Amperios.
Figura.- Smil hidrulico de una resistencia (R).
2. RESISTENCIAS.
Un componente elctrico muy utilizado en los circuitos elctricos-electrnicos es
la resistencia. sta no es ms que un elemento fsico que posee una resistencia
hmica de valor especfico. Se suele designar por la letra R. Segn la Ley de
Ohm, vista con anterioridad, si por una resistencia circula corriente, entre los dos
terminales de la misma deber aparecer una diferencia de potencial proporcional
a su valor y recprocamente, si entre los dos terminales de una resistencia se
aplica una diferencia de potencial aparecer una corriente que circula por la
resistencia R.
Los valores de las resistencias que se encuentran en la prctica suelen variar
entre unos pocos ohmios (representamos esta unidad por ) hasta miles de
ohmios o kilohmios (K ) e incluso millones de ohmios o megaohmios (M ). Las
resistencias que se conectan en los circuitos, son generalmente grandes
comparadas con los hilos conductores y sus uniones, las cuales tambin tienen
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un cierta resistencia. Por ello generalmente suelen despreciarse estas ltimas.
Adems normalmente se utiliza algn procedimiento para minimizar el efecto de
las uniones, tal como es el uso de soldaduras.
El smbolo convencional empleado para representar grficamente una resistencia,
es un dibujo del tipo indicado en la Figura 3.
Una resistencia de 2700 tambin se puede escribir como 2,7K o 2K7.
Los valores de las resistencias que se encuentran en la prctica suelen variar
2.1. Resistividad y conductividad.
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2.2. Potencia disipada en una resistencia.
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2.3. Parmetros caractersticos.
Estas son las especificaciones tcnicas ms importantes que podemos encontrar
en las hojas de caractersticas que nos suministra el fabricante:
Resistencia nominal (Rn) : es el valor hmico que se espera que tenga el
componente.
Tolerancia : es el margen de valores que rodean a la resistencia nominal y
en el que se encuentra el valor real de la resistencia. Se expresa en tanto
por ciento sobre el valor nominal.
Potencia nominal (Pn) : es la potencia (en vatios) que la resistencia puede
disipar sin deteriorarse a la temperatura nominal de funcionamiento.
Tensin nominal (Vn) : es la tensin continua que se corresponde con la
resistencia y potencia nominal.
raulNoteMAELC-> 23/01/14
raulNoteMAELA: 23/01/14
PTE HACER EXAMEN CONOCIMENTOS PREVIOS
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Intensidad nominal (In) : es la intensidad continua que se corresponde
con la resistencia y potencia nominal.
Tensin mxima de funcionamiento (Vmax) : es la mxima tensin
continua o alterna eficaz que el dispositivo no puede sobrepasar de forma
continua a la temperatura nominal de funcionamiento.
Temperatura nominal (Tn) : es la temperatura ambiente a la que se define
la potencia nominal.
Temperatura mxima de funcionamiento (Tmax) : es la mxima
temperatura ambiente en la que el dispositivo puede trabajar sin
deteriorarse. La disipacin de una resistencia disminuye a medida que
aumenta la temperatura ambiente en la que est trabajando.
Coeficiente de temperatura (Ct) : es la variacin del valor de la resistencia
con la temperatura.
Coeficiente de tensin (Cv) : es la variacin relativa del valor de la
resistencia respecto al cambio de tensin que la ha provocado.
Estabilidad, derivas: representa la variacin relativa del valor de la
resistencia por motivos operativos, ambientales, periodos largos de
funcionamiento, o por el propio funcionamiento.
Ruido : se debe a seal (o seales) que acompaan a la seal de inters y
que provoca pequeas variaciones de tensin.
raulNote22/1/14-> MAELB
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2.4. Identificacin de resistencias de carbn.
En primer lugar habra que determinar el grupo al que pertenecen, es decir, si
son lineales fijas, variables, o no lineales, y el tipo concreto al que pertenecen
dentro de cada grupo.
Posteriormente determinaramos el valor nominal de la resistencia, que
corresponde al valor de fbrica de esa resistencia y est indicado en el cuerpo
de la resistencia mediante el cdigo de colores o el cdigo de marcas, y su
tolerancia, que tambin est indicado en el cuerpo de la resistencia y que
indica la mxima diferencia que se admite entre el valor nominal y el valor real
o efectivo de la propia resistencia.
El valor de potencia nominal solamente suele ir indicado en algunos tipos de
resistencias bobinadas y variables. Para su determinacin tendramos que
fijarnos en el tamao del componente. Para determinar otros parmetros
como pueden ser el coeficiente de temperatura, tensin mxima aplicable,
etc., tenemos que recurrir a las hojas de caractersticas que nos suministra el
fabricante.
El cdigo de colores es aquel con el que se regula el marcado del valor
nominal y tolerancia para resistencias fijas de carbn y metlicas de capa
fundamentalmente.
Tenemos que resaltar que con estos cdigos lo que obtenemos es el valor
nominal de la resistencia pero no el valor real que se situar dentro de un
margen segn la tolerancia que se aplique. Estos cdigos pueden tener 3, 4
5 bandas.
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Para determinar el valor de la resistencia comenzaremos por determinar la banda
de la tolerancia: oro, plata, rojo, marrn, o ningn color.
Si las bandas son de color oro o plata, est claro que son las correspondientes a
la tolerancia y debemos comenzar la lectura por el extremo contrario. Si son de
color rojo o marrn, suelen estar separadas de las otras tres o cuatro bandas, y
as comenzaremos la lectura por el extremo opuesto, 1 cifra, 2 cifra, nmero de
ceros o factor multiplicador y tolerancia, aunque en algunos casos existe una
tercera cifra significativa.
En caso de existir slo tres bandas con color, la tolerancia ser de +/- 20%. La
falta de esta banda dejar un hueco grande en uno de los extremos y se
empezar la lectura por el contrario. Suele ser caracterstico que la separacin
entre la banda de tolerancia y el factor multiplicativo sea mayor que la que existe
entre las dems bandas.
raulNote10exp0=1
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A continuacin se incluye la serie de resistencias normalizadas y comercializadas
ms habituales de acuerdo con la norma IEC E6- E12- E24- E48
raulNoteMAELA: 24/01/14
raulNoteMAELC-> 24/01/14
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2.5. Clasificacin de resistencias.
La clasificacin de estas resistencias se puede hacer en base a los materiales
utilizados para su construccin, bsicamente mezclas de carbn o grafitos y
materiales o aleaciones metlicas.
Tambin se pueden distinguir distintos tipos atendiendo a caractersticas
constructivas y geomtricas. Una clasificacin sera la siguiente:
DE CARBN: Aglomeradas y de capa.
METLICAS: De capa, de pelcula y bobinadas.
RESISTENCIAS DE CARBN
raulNote23/1/14-> MAELB
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Figura. Resistencia de carbn
Es el tipo ms utilizado y el material base en su construccin es el carbn o
grafito. Son de pequeo tamao y baja disipacin de potencia. Segn
el proceso de fabricacin y su constitucin interna, podemos distinguir:
Resistencias Aglomeradas:
Tambin se conocen con el nombre de "composicin", debido a su constitucin:
una mezcla de carbn, materia aislante, y resina aglomerante. Variando el
porcentaje de estos componentes se obtienen los distintos valores de
resistencias. Entre sus caractersticas se puede destacar:
Robustez mecnica y elctrica (sobrecarga).
Bajos coeficientes de tensin y temperatura.
Elevado nivel de ruido.
Considerables derivas.
Resistencias de Capa de Carbn
En este tipo de resistencias, la fabricacin est basada en el depsito de la
composicin resistiva sobre un cuerpo tubular formado por materiales vtreos
cermicos.
Como caractersticas ms importantes:
Elevado coeficiente de temperatura.
Soportan mal las sobrecargas.
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Ruido y coeficiente de tensin prcticamente nulos.
Mayor precisin y menores derivas que las aglomeradas
Figura. Resistencia de capa de carbn
En la imagen anterior vemos resistencias de pelcula de carbn de diferentes potencias (y tamaos) comparadas a una moneda de 25 ptas = "5 duros" = 0.15. De izquierda a derecha, las potencias son de 1/8, , , 1 y 2 W, respectivamente. En ellas se observan las diferentes bandas de color que representan su valor hmico.
Figura. Resistencias de pelcula de carbn y metlica
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RESISTENCIAS METLICAS
Estas resistencias estn constituidas por metales, xidos y aleaciones metlicas
como material base. Segn el proceso de fabricacin y aplicacin a la que se
destinan podemos distinguir:
Resistencias De Capa Metlica
Estn constituidas por un soporte que puede ser de pirex, vidrio, cuarzo o
porcelana, sobre el que se depositan capas por reduccin qumica para el caso
de xidos metlicos o por vaporizacin al vaco para metales o aleaciones
metlicas. Los xidos ms utilizados son de estao, antimonio e indio, como
metales y aleaciones de oro, platino, indio y paladio dentro del grupo de metales
preciosos.
Estos componentes tienen una gran estabilidad y precisin y un bajo nivel de
ruido por lo que suelen ser utilizadas en aplicaciones exigentes.
Entre sus caractersticas ms importantes:
Rangos reducidos de potencia y tensin.
Estrechas tolerancias y elevada estabilidad.
Bajo coeficiente de temperatura y altas temperaturas de
funcionamiento.
Reducido nivel de ruido.
Resistencias De Pelcula Metlica
La diferencia fundamental con las anteriores est en las tcnicas de fabricacin
utilizadas, mediante las cuales se han conseguido integrar redes de resistencias.
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Los materiales base usados en su fabricacin y los cuerpos soporte son los
caractersticos de las resistencias metlicas, a excepcin de los xidos metlicos.
Dentro de este tipo tambin podemos diferenciar dos tipos: de pelcula delgada y
de pelcula gruesa, diferencindose en las caractersticas constructivas.
Las principales ventajas de estas resistencias radica en su reducido tamao, y
sobretodo en la disponibilidad de redes de resistencias como componente
integrado. A pesar de su reducido margen de potencia, inferior a 1/2 W, las
ventajas respecto a las resistencias discretas se pueden resumir en:
Costo menor para un mismo nmero de resistencias.
Reduccin del cableado, peso y espacio en el circuito.
Tolerancias ms ajustadas.
Caractersticas generales de las unidades integradas muy similares y
valores nominales prcticamente idnticos.
Posibilidad de obtencin de valores hmicos distintos en funcin de la
configuracin interna y el nmero de resistencias integradas.
Esta ltima posibilidad est ligada al tipo de encapsulado en que se presenta
la red. En la prctica los ms comunes que se nos presentan son:
Tipo SIL, disposicin de terminales en una lnea, usada tambin para
algunos tipos de conectores.
Tipo DIL, caracterstica de los encapsulados de circuitos integrados.
Figura. Posibles disposiciones para encapsulados SIL
raulNoteSIL= SINGLE IN LINE
DIL= DOUBLE IN LINE
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Figura. Tipos de encapsulados ms comunes
Figura. Dimensiones resistencias de pelcula de carbn
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Figura. Dimensiones resistencias de pelcula metlica
Resistencias Bobinadas
En este tipo se emplean como soportes ncleos cermicos y vtreos, y como
materiales resistivos metales o aleaciones en forma de hilos o cintas de una
determinada resistividad, que son bobinados sobre los ncleos soporte.
Generalmente se suele hacer una subdivisin de este tipo en bobinadas de
potencia y bobinadas de precisin, segn la aplicacin a la que se destinan.
Como caractersticas generales se pueden destacar las siguientes:
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Gran disipacin de potencias y elevadas temperaturas de trabajo.
Elevada precisin, variacin con la temperatura y baja tensin de ruido.
Considerables efectos inductivos.
Construccin robusta.
Las resistencias bobinadas se pueden incluir en algunos de
los modelos comerciales siguientes: hilo descubierto, esmaltadas, vitrificadas o
sementadas y aisladas.
RESISTENCIAS DE MONTAJE SUPERFICIAL
Estas resistencias se fabrican utilizando un substrato de almina. El
elemento resistivo se deposita en el substrato. El siguiente proceso es
ajustarla hasta su valor. A continuacin se hacen las terminaciones en tres
lados: el superior, inferior y el extremo.La metalizacin de las
terminaciones se realiza con pasta de plata, nquel y estao, por este
orden.
Las resistencias en "chip" para montaje superficial se suministran
habitualmente en tres tamaos: 0805, 1206 y 1210. Aunque existen
encapsulados 0603 y 0402 usados en aplicaciones de alta densidad.
raulNote28/1/14-> MAELB
raulNoteMAELC-> 28/01/14
Pte corregir ejercicio.
raulNotePTE ACLARAR DIFERENCIA RESISTENCIAS PELICULA Y DE CAPA
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Nota: Dimensiones expresadas en mm
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Algunos ejemplos:
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51S = 51Y 3.32 ohms or 3R32 12R = 12X 13 ohms or 13R 09A 121 ohms = 121R 24B 1740 ohms = 1K74 63C 44200 = 44K2 20D 158000 = 158K 31E 2050000 = 2M05 74F 57600000 = 57M6
RESISTENCIAS VARIABLES
Estas resistencias pueden variar su valor hmico dentro de unos lmites. Para ello
se les ha aadido un tercer terminal unido a un contacto mvil que puede
desplazarse sobre el elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de
la resistencia. Este tercer terminal puede tener un desplazamiento angular
(giratorio) o longitudinal (deslizante).
Figura. Resistencias variables.
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Segn su funcin en el circuito, estas resistencias se denominan:
Potencimetros: se aplican en circuitos donde la variacin de resistencia la
efecta el usuario desde el exterior (controles de audio, video, etc.).
Trimmers, o resistencias ajustables: se diferencian de las anteriores en que
su ajuste es definitivo en el circuito donde van aplicadas. Su acceso est
limitado al personal tcnico (controles de ganancia, polarizacin, etc.).
Restatos: son resistencias variables en las que uno de sus terminales
extremos est elctricamente anulado. Tanto en un potencimetro como
un trimmer, al dejar unos de sus terminales extremos al aire, su
comportamiento ser el de un restato, aunque estos estn diseados
para soportar grandes corrientes.
Caractersticas tcnicas
Estas son las especificaciones tcnicas ms importantes que podemos
encontrar en las hojas de caractersticas que nos suministra el fabricante:
Recorrido mecnico: es el desplazamiento que limitan los puntos de
parada del cursor (puntos extremos).
Recorrido elctrico: es la parte del desplazamiento que proporcionan
cambios en el valor de la resistencia. Suele coincidir con el recorrido
mecnico.
Resistencia nominal (Rn): valor esperado de resistencia variable entre los
lmites del recorrido elctrico.
Resistencia residual de fin de pista (rf): resistencia comprendida entre el
lmite superior del recorrido elctrico del cursor y el contacto B.
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Resistencia residual de principio de pista (rd): valor de resistencia
comprendida entre lmite inferior del recorrido elctrico y el contacto A.
Resistencia total (Rt): resistencia entre los terminales fijos A o A' y B, sin
tener en cuenta la conexin del cursor e incluyendo la tolerancia. Aunque a
efectos prcticos se considera igual al valor nominal (Rt=Rn).
Resistencia de contacto (rc): resistencia que presenta el cursor entre su
terminal de conexin externo y el punto de contacto interno (suele
despreciarse, al igual que rd y rf).
Temperatura nominal de funcionamiento (Tn): es la temperatura ambiente
a la cual se define la disipacin nominal.
Temperatura mxima de funcionamiento (Tmax): mxima temperatura
ambiente en la que puede ser utilizada la resistencia.
Potencia nominal (Pn): mxima potencia que puede disipar el dispositivo
en servicio continuo y a la temperatura nominal de funcionamiento.
Tensin mxima de funcionamiento (Vmax): mxima tensin continua (o
alterna eficaz) que se puede aplicar a la resistencia entre los terminales
extremos en servicio continuo, a la temperatura nominal de
funcionamiento.
Resolucin: cantidad mnima de resistencia que se puede obtener entre el
cursor y un extremo al desplazar (o girar) el cursor. Suele expresarse en %
en tensin, en resistencia, o resolucin angular.
Leyes de variacin: es la caracterstica que particulariza la variacin de la
resistencia respecto al desplazamiento del cursor. Las ms comunes son
la ley de variacin lineal, y la logartmica (positiva y negativa):
Los materiales usados para la fabricacin de estas resistencias suelen ser los
mismos que los utilizados para las resistencias fijas, es decir, mezclas de carbn
y grafito, metales y aleaciones metlicas. La diferencia fundamental, a parte de
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las aplicaciones, est en los aspectos constructivos. Tomando este criterio
podemos hacer la siguiente clasificacin:
DE CAPA: Carbn, metlica y cermet.
BOBINADAS : Pequea disipacin, potencia y precisin.
Figura. Tipos de resistencias variables.
Resistencias variables de capa:
Potencimetros de carbn:
Valores de resistencias entre 50 y 10M hmios.
Tolerancias del +/- 10% y +/- 20%.
Potencias de hasta 2W.
Formatos de desplazamiento giratorio y longitudinal, con encapsulado
simple, doble resistencia o con interruptor incorporado.
Trimmers de carbn
Valores usuales entre 100 y 2M hmios.
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Potencia de 0,25W.
Pequeas dimensiones y bajo costo.
Potencimetros de Capa Metlica
Las capas de estos tipos de resistencias estn formadas a base de mezclas de
xidos de estao y antimonio depositadas sobre un soporte
de vidrio generalmente. El cursor, como en las de capa de carbn, suele ser de
aleaciones de cobre y oro o plata, tomando los terminales de salida en contactos
metalizados practicados sobre la capa, para ajustes desde el exterior, por lo que
integran el grupo de los potencimetros. Como caractersticas importantes:
Bajas tolerancias: +/- 5%, +/- 2%, +/- 1%.
Potencias desde 0,25W a 4W.
Muy bajo ruido de fondo.
Buena linealidad:0,05%.
Potencimetros de Capa Tipo Cermet
La capa est constituida por mezcla aglomerada de materiales vtreos y metales
nobles, depositada sobre un substrato de cermica. Las principales aplicaciones
son para ajustes por lo que concluimos que pertenecen al grupo de los trimmers.
Sus caractersticas principales:
Valores desde 10 a 2M hmios.
Potencias entre 0,5 y 2W.
Elevada precisin en modelos multivuelta.
Muy buena linealidad y resolucin.
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Resistencias variables bobinadas de pequea disipacin
La constitucin de este tipo de resistencias es muy parecida a la de las
resistencias bobinadas fijas. Suelen usar los mismos materiales, aleaciones Ni-Cu
para pequeos valores de resistencia, y Ni-Cr para valores altos. Su principal
aplicacin es la limitacin de corriente en circuitos serie, por lo que se pueden
denominar restatos, aunque la potencia que pueden aguantar no es muy
elevada, por lo que tambin los encontraremos en aplicaciones como
potencimetros.
Sus principales caractersticas:
Valores desde 50 hasta 50K hmios.
Tolerancias entre +/-10% y +/-5%.
Potencia nominal entre 0,5 y 8W.
Ruido de fondo despreciable.
Bobinadas De Precisin
En este tipo se usan aleaciones metlicas de pequea resistividad (Au-Ag) en
lugar de aumentar el dimetro del hilo y as conseguir pequeos valores con
reducidas dimensiones. Por sus aplicaciones, a este tipo se les suele denominar
trimmers bobinados.
Sus caractersticas principales:
Valores resistivos de 5 a 100K hmios.
Tolerancias del +/-5% y +/-1%.
Disipacin de potencia de 0,75 a 1,5W.
Linealidad comprendida entre +/-1% y +/-0,15%.
Resolucin del orden de 0,001.
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Modelos multivuelta y simples.
Resistencias No Lineales
Estas resistencias se caracterizan porque su valor hmico, que vara de forma no
lineal, es funcin de distintas magnitudes fsicas como puede ser la temperatura,
tensin, luz, campos magnticos, etc.. As estas resistencias estn consideradas
como sensores.
Entre las ms comunes podemos destacar las siguientes:
- Termistores o resistencias NTC y PTC. En ellas la resistencia es funcin de la
temperatura.
- Varistores o resistencias VDR. En ellas la resistencia es funcin de la tensin.
- Fotoresistencias o resistencias LDR. En estas ltimas la resistencia es funcin
de la luz.
Termistores
En estas resistencias, cuyo valor hmico cambia con la temperatura, adems de
las caractersticas tpicas en resistencias lineales fijas como valor nominal,
potencia nominal, tolerancia, etc., que son similares para los termistores, hemos
de destacar otras:
Resistencia nominal: es la resistencia que presenta a la
temperatura ambiente (25).
Autocalentamiento: este fenmeno produce cambios en el valor de la resistencia
al pasar una corriente elctrica a travs de ella. Hemos de tener en cuenta que
tambin se puede producir por una variacin en la temperatura ambiente.
Factor de disipacin trmica: es la potencia necesaria para elevar su temperatura
en 1C.
Dentro de los termistores podemos destacar dos grupos: NTC y PTC.
Resistencias NTC
Esta resistencia se caracteriza por su disminucin del valor resistivo a medida que
aumenta la temperatura, por tanto presenta un coeficiente de temperatura
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negativo.
Entre sus caractersticas se pueden destacar: resistencia nominal de 10 ohmios a
2M, potencias entre 1 microvatio y 35W, coeficiente de temperatura de -1 a -10%
por C; y entre sus aplicaciones: regulacin, compensacin y medidas de
temperaturas, estabilizacin de tensin, alarmas, etc.
Resistencias PTC
Estas, se diferencian de las anteriores por el coeficiente de temperatura positivo,
de forma que su resistencia aumentar como consecuencia del aumento de la
temperatura (aunque esto slo se da en un margen de temperaturas).
Varistores
Estos dispositivos (tambin llamados VDR) experimentan una disminucin en su
valor hmico de resistencia a medida que aumenta la tensin aplicada en sus
extremos. A diferencia de lo que ocurre con las NTC y PTC la variacin se
produce de una forma instantnea.
Las aplicaciones ms importantes de este componente se encuentran en:
proteccin contra sobretensiones, regulacin de tensin y supresin de
transitorios.
Fotoresistencias
Estas resistencias, tambin conocidas como LDR, se caracteriza por su
disminucin de resistencia a medida que aumenta la luz que incide sobre ellas.
Las principales aplicaciones de estos componentes estn en controles
de iluminacin, control de circuitos con rels, en alarmas, etc.
GENERADORES DE TENSION Y CORRIENTE