Jesús Beas Arco - Montaje y verificación de componentes. IFCT0309

Componentes electrónicos fabricados a partir de materiales semiconductores

Cuando entran en contacto dos materiales o se frotan, sus electrones son susceptibles de pasar de un material a otro. La capacidad de estos para conservar o ceder electrones viene recogida por la serie triboeléctrica.

La serie triboeléctrica presenta una lista en la que se ordenan los materiales de acuerdo al signo de la carga que adquieren cuando se frotan o entran en contacto con otros materiales. Los superiores son más propensos a perder electrones (se cargarán positivamente) y los de abajo a ganar electrones (se cargarán negativamente).

Ejemplo

El ejemplo más práctico para demostrar la existencia de cargas (positivas o negativas) en la materia y comprobar su estado triboeléctrico es frotar con un paño una varilla.

Si se frota una varilla de plástico (de tipo poliuretano) con un paño de lana se podrá comprobar que ambos objetos se atraen. Esto es debido a que la varilla de plástico (más propensa a ganar electrones que la lana) queda cargada con exceso de electrones y el paño de lana con defecto de electrones (al perder los electrones a favor de la varilla de plástico). Al tener cargas contrarias se atraen.

Igualmente, si se frota una varilla de vidrio con un paño de seda, también se atraen. Esto es debido a que la varilla de vidrio (más propensa a perder electrones que la seda) queda cargada con defecto de electrones y el paño de seda con exceso (al ganar los electrones en detrimento del vidrio).

Se puede decir que la electricidad estática es una forma de energía que aparece en un cuerpo cuando existen en él cargas eléctricas en reposo. La acumulación de cargas eléctricas puede dar lugar a descargas eléctricas cuando dicho objeto se pone en contacto con otro.

En consecuencia, caminar sobre una alfombra de lana o nylon, peinarse, frotar o despegar algún tipo de material plástico, etc., puede dar lugar a una descarga eléctrica. En todos estos casos, ese roce entre dos materiales cargados con electricidad de distinto signo da lugar a la electrificación, creando así una diferencia de potencial (expresada en voltios) siendo origen de una descarga eléctrica.

Aplicación práctica

Suponga que se quita el jersey y al pasarlo por la cabeza su pelo se carga electrostáticamente. ¿Podría explicar por qué los pelos se separan unos de otros?

SOLUCIÓN

Porque al frotar el jersey sobre los pelos se descargan eléctricamente quedando cargados mayoritariamente de protones al irse muchos electrones con los átomos de la prenda. Por tanto se cargan positivamente. Al estar cargados del mismo signo y como los cuerpos con la misma carga se repelen, estos se separan, dando la sensación de tener los pelos de punta.

Aplicación práctica

¿A qué cree que se deben las siguientes situaciones?

1 Se encuentra sobre una moqueta sintética y al cabo de un tiempo se dirige a lavarse las manos. Al tocar el grifo le produce calambre.

2 Se encuentra conduciendo y cuando llega a su destino, y se baja del coche y al cerrar la puerta le da calambre.

SOLUCIÓN

1 Porque al andar sobre una moqueta sintética sus electrones pasan al cuerpo. Si posteriormente se toca algún material con mayor carga negativa según la serie triboeléctrica, como por ejemplo un grifo, los electrones pasarán del cuerpo al grifo y se sentirá un calambre al estimular los receptores nerviosos.

2 Cuando se está conduciendo, el tejido de la ropa fricciona con el tejido del asiento, cargándolo electrostáticamente si el material de la ropa presenta mayor carga negativa con respecto al del asiento (es decir, siempre que haya diferencia de carga triboeléctrica entre ambos tejidos). Al bajarse del coche y tocar su chasis se produce la descarga electrostática hacia el coche.

3. Estándares de la industria relacionados con la electrostática

Para que una persona note una descarga electrostática (ESD) se deben acumular varios miles de voltios. Pero para que un componente electrónico quede dañado o incluso inutilizado bastan, en algunos casos, menos de 100 voltios.

Los componentes electrónicos están fabricados con materiales semiconductores y aislantes, los cuales pueden sufrir daños cuando reciben una descarga electrostática.

Sabía que...

Gracias al estudio de los semiconductores, a mediados del siglo pasado, se inventaron los transistores. Esta fue una autentica revolución que originó la aparición de los computadores actuales.

Un componente afectado por ESD, aunque no quede destruido funcionalmente, no funcionará correctamente. Este tipo de errores son difíciles de detectar y solucionar.

Antes de manipular los componentes electrónicos, ya sean del computador u otros cualesquiera, se deben tener en cuenta una serie de medias generales:

1 Toda persona posee una carga electrostática que puede ser letal para los dispositivos electrónicos. Cuanto menor sea la humedad en el ambiente, mayor susceptibilidad a estar cargados se tendrá. Además, también dependerá del tipo de tejido de la ropa, tipo de calzado, material del suelo que se pisa, etc.

2 Se debe descargar el cuerpo tocando algún material conductor: radiador, armario metálico o incluso la caja del computador. Estas, entre otras acciones, deben disipar las cargas electrostáticas.

3 Se deben manipular los componentes electrónicos por los extremos sin tocar los contactos metálicos, patillas o soldaduras.

Ejemplo de la forma en que se debe manipular un circuito electrónico: cogiéndolo por los bordes.

Sin embargo, en entornos de máxima eficiencia en el uso, fabricación, mantenimiento o reparación de materiales electrónicos se deben emplear unas medidas mucho más sistemáticas y potentes.

En electricidad y electrónica existe un conjunto de estándares a nivel mundial y europeo que recogen las características que han de tener los equipos en cuanto a dimensiones físicas, especificaciones de construcción y funcionamiento, seguridad, medio ambiente y simbología utilizada en la representación de equipos y sistemas.