Los componentes pasivos más habituales son las resistencias, los capacitores y las bobinas o inductores. No generan energía, pero modifican su distribución y el comportamiento de las señales en un circuito. Una resistencia limita la corriente y, al circular esta, produce una caída de tensión conforme a la ley de Ohm. Su valor se expresa en ohmios; la tolerancia indica cuánto puede diferir el valor real del nominal, y la potencia nominal especifica la energía que puede disipar sin dañarse. En los esquemas, se reconoce por su símbolo de línea quebrada o rectángulo, según la norma. El valor puede aparecer junto al símbolo o identificarse mediante bandas de colores en el componente.
Un capacitor almacena energía en un campo eléctrico entre sus conductores. Su capacidad se mide en faradios, normalmente en unidades menores, como microfaradios o picofaradios. En corriente continua, durante la carga circula corriente, pero en condiciones estables el capacitor ideal se comporta como un circuito abierto. Ante señales variables, su oposición depende de la frecuencia: disminuye cuando esta aumenta. Por ello se emplea para acoplar señales, bloquear una componente continua, filtrar variaciones no deseadas y establecer temporizaciones. En un esquema suele representarse con dos placas paralelas; una placa curva o un signo puede señalar polaridad. Conviene respetar la tensión máxima y la orientación de los capacitores polarizados.
Una bobina almacena energía en un campo magnético y se opone a los cambios de corriente. En corriente continua, tras el transitorio inicial, una bobina ideal ofrece poca oposición; con corriente alterna, su reactancia aumenta con la frecuencia. Su símbolo se dibuja como una sucesión de curvas y su valor se expresa en henrios. Se utiliza en filtros, convertidores y fuentes de alimentación, entre otras aplicaciones. La resistencia mantiene una oposición aproximadamente constante, mientras que capacitores e inductores presentan impedancias dependientes de la frecuencia y con efectos distintos sobre la fase. Para interpretar una red, hay que observar los símbolos, los valores y cómo se conectan: una resistencia en serie puede limitar corriente, un capacitor derivar señales de alta frecuencia y una bobina suavizar cambios de corriente. Estas pautas permiten anticipar la función del circuito antes de realizar cálculos detallados.
Los semiconductores son materiales, como el silicio, cuya capacidad para conducir electricidad puede modificarse. Su conductividad depende de factores como la temperatura y, sobre todo, de la incorporación controlada de pequeñas cantidades de otros elementos, proceso llamado dopaje. En un semiconductor tipo N predominan los electrones libres, que actúan como portadores de carga negativa. En uno tipo P predominan los huecos: posiciones donde falta un electrón y que se comportan como cargas positivas móviles.
Al unir una región tipo P con otra tipo N se forma una unión PN, base de muchos dispositivos electrónicos. En la zona de contacto aparece una barrera que limita el movimiento de cargas. El diodo es el componente más sencillo basado en esta unión: permite el paso de corriente principalmente en una dirección. Su símbolo muestra una flecha de referencia hacia una barra; la barra representa el cátodo. El otro terminal es el ánodo. En componentes físicos, una banda suele identificar el cátodo.
Cuando el ánodo está a mayor potencial que el cátodo, el diodo está polarizado directamente. En un diodo de silicio común, comienza a conducir de forma apreciable con una caída de tensión aproximada de 0,7 V, aunque el valor varía según la corriente y el dispositivo. Si se invierte la polaridad, queda polarizado en inversa y bloquea casi toda la corriente, salvo pequeñas fugas. Superar su tensión inversa máxima puede dañarlo, igual que exceder la corriente permitida; por ello, se deben consultar las especificaciones y diseñar con margen.
Los diodos rectificadores se usan en fuentes de alimentación para convertir corriente alterna en una señal unidireccional. La rectificación de media onda utiliza un diodo y aprovecha solo una mitad de cada ciclo. La de onda completa emplea, por ejemplo, cuatro diodos en puente y utiliza ambas mitades, produciendo una salida más uniforme. En ambos casos suele añadirse un condensador de filtrado para reducir las variaciones, aunque pueden requerirse etapas adicionales de regulación.
Un LED es un diodo que emite luz al conducir en sentido directo. También necesita limitar la corriente, normalmente con una resistencia en serie; conectarlo sin protección puede destruirlo. Para identificar un componente, revise el símbolo, las marcas y la hoja de datos, y confirme la orientación y los valores nominales antes de energizar el circuito.
El transistor bipolar de unión (BJT) es un semiconductor que permite controlar una corriente de salida mediante una señal aplicada a su entrada. Tiene tres terminales: base, colector y emisor. Una pequeña corriente de base puede regular una corriente mayor entre colector y emisor, por lo que el componente sirve tanto para amplificar señales como para controlar cargas. Esta relación no es ilimitada: deben respetarse la corriente máxima, la tensión y la potencia especificadas en la hoja de datos.
En un BJT NPN, las capas semiconductoras son de tipo negativo, positivo y negativo; en un PNP, la disposición es positiva, negativa y positiva. En los diagramas, la flecha del emisor apunta hacia fuera en el NPN y hacia dentro en el PNP, y señala el sentido convencional de la corriente. Para activar un NPN, la base debe estar a una tensión suficientemente superior a la del emisor; en un PNP, la base debe quedar a una tensión inferior a la del emisor. La polaridad de la alimentación y la dirección de las corrientes deben corresponder al tipo elegido.
El BJT puede operar en corte, región activa o saturación. En corte, la corriente de base es insuficiente y el transistor se comporta aproximadamente como un interruptor abierto. En la región activa, la corriente de colector depende de la corriente de base y el dispositivo puede amplificar. En saturación, una corriente de base adecuada permite conducir la carga, de modo que el transistor funciona como un interruptor cerrado, aunque conserva una pequeña caída de tensión. Una resistencia en serie con la base limita su corriente y protege tanto la salida de control como el transistor; su valor se calcula según la alimentación, la carga y las especificaciones del componente.
Al revisar un circuito, conviene identificar primero emisor, base y colector en la hoja de datos, pues la disposición física de las patas varía entre modelos. También deben comprobarse la polaridad, la conexión de la carga y la resistencia de base: una orientación incorrecta o una polarización insuficiente puede impedir la conmutación o causar daños. Si la carga es inductiva, como un motor o un relé, puede producirse un pico de tensión al desconectarla. Un diodo de protección conectado en paralelo con la carga, con polaridad adecuada, ayuda a limitar ese pico.
El amplificador operacional es un circuito integrado que amplifica la diferencia de tensión entre dos entradas: la inversora, marcada con el signo menos, y la no inversora, marcada con el signo más. Su salida responde a esa diferencia, aunque en la práctica queda limitada por las tensiones de alimentación. En el modelo ideal se supone ganancia en lazo abierto infinita, impedancia de entrada infinita, impedancia de salida nula y respuesta instantánea. Estas aproximaciones facilitan el análisis, pero no eliminan la necesidad de verificar las condiciones reales de funcionamiento.
Sin realimentación, el operacional puede utilizarse como comparador: la salida cambia hacia uno de los niveles extremos según cuál entrada tenga mayor tensión. Con realimentación negativa, parte de la salida vuelve a la entrada inversora y estabiliza el comportamiento. En la configuración inversora, la señal entra mediante una resistencia y la ganancia depende de la razón entre la resistencia de realimentación y la de entrada; la salida invierte la fase. En la no inversora, la señal se aplica a la entrada positiva y las resistencias fijan una ganancia positiva. El seguidor de tensión, con salida conectada a la entrada inversora, ofrece ganancia unitaria y adaptación de impedancias. Un sumador inversor combina varias señales mediante resistencias de entrada.
Estas configuraciones permiten acondicionar señales, comparar niveles, combinar entradas y evitar que una etapa cargue excesivamente a otra. Sin embargo, la salida no puede superar los límites establecidos por la alimentación, y puede saturarse si la señal o la ganancia solicitada exceden el rango disponible. Para interpretar un circuito completo, conviene identificar primero los símbolos, terminales y valores nominales; después, seguir conexiones, polaridades y fuentes de alimentación. Separar el esquema en etapas funcionales ayuda a distinguir componentes activos y pasivos. A continuación, se aplican las leyes de tensión y corriente y se examina la respuesta ante distintas entradas. Por último, se comprueba si las tensiones, corrientes y condiciones de operación son compatibles con las especificaciones de los componentes antes de concluir cómo funciona el circuito.
