ELECTRONICA TEORIA DE CIRCUITOS Y DISPOSITIVOS ELECTRONICOS /

Incluye Referencias Bibliográficas

PREFACIO

AGRADECIMIENTOS

1 DIODOS SEMICONDUCTORES

1.1 Introducción 1

1.2 El diodo ideal 1

1.3 Materiales semiconductores 3

1.4 Niveles de energía 6

1.5 Materiales extrínsecos: tipo n y tipo p 7

1.6 Diodo semiconductor 10

1.7 Mathcad 17

1.8 Niveles de resistencia 20

1.9 Circuitos equivalentes para diodos 26

1.10

Hojas de especificaciones de diodos 29

1.11

Capacitancia de transición y de difusión 33

1.12 Tiempo de recuperación inverso 34

1.13 Notación de diodos semiconductores 34

1.14 Prueba de diodos 35

1.15 Diodos Zener 37

1.16 Diodos emisores de luz (LEDs) 40

1.17 Arreglos de diodos: circuitos integrados 45

1.18 Resumen 46

1.19 Análisis por computadora 47

2 APLICACIONES DE DIODOS

2.1 Introducción 55

2.2 Análisis por medio de la recta de carga 56

2.3 Aproximaciones de diodos 62

2.4 Configuraciones de diodos en serie con entradas de 64

2.5 Configuraciones en paralelo y en serie-paralelo 69

2.6 Compuertas AND/OR 72

2.7 Entradas senoidales; rectificación de media onda 74

2.8 Rectificación de onda completa 77

2.9 Recortadores 81

2.10 Cambiadores de nivel 88

2.11 Diodos Zener 92

2.12 Circuitos multiplicadores de voltaje 98

2.13 Aplicaciones prácticas 100

2.14 Resumen 112

2.15 Análisis por computadora 113

3 TRANSISTORES BIPOLARES DE UNIÓN

3.1 Introducción 131

3.2 Construcción del transistor 132

3.3 Operación del transistor 132

3.4 Configuración de base común 134

3.5 Acción amplificadora del transistor 138 Configuración de emisor común 139

3.6

3.7 Configuración de colector común 146

3.8 Límites de operación 147

3.9 Hoja de especificaciones de transistores 149

3.10 Verificación de transistores 153

3.11 Encapsulado de transistores e identificación de terminales 155 D

3.12 Resumen 156

3.13 Análisis por computadora 158

4 POLARIZACIÓN DE DC PARA BJTS

4.1 Introducción 163

4.2 Punto de operación 164

4.3 Circuito de polarización fija 166

4.4 Circuito de polarización estabilizado en emisor 173

45 Polarización por divisor de voltaje 177

4.6 Polarización de con retroalimentación de voltaje 186

4.7 Diversas configuraciones de polarización 189

4.8 Operaciones de diseño 195

4.9 Redes de conmutación con transistores 201

4.10 Técnicas para localización de fallas 206

4.11 Transistores PNP 209

4.12 Estabilización de la polarización 210

4.13 Aplicaciones prácticas 220

4.14 Resumen 228

4.15 Análisis por computadora 231

5 TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO =

5.1 Introducción 245

5.2 Construcción y características de los JFETs 246

5.3 Características de transferencia 253

5.4 Hojas de especificaciones (JFETs) 259

5.5 Instrumentación 261

5.6 Relaciones importantes 262

5.7 MOSFET de tipo decremental 263

5.8 MOSFET de tipo incremental 269

5.9 Manejo del MOSFET 276

5.10 VMOS 277

5.11 CMOS 278

5.12 Tabla de resumen 280

5.13 Resumen 281

5.14 Análisis por computadora 282

6 POLARIZACIÓN DEL FET

6.1 Introducción 289

6.2 Configuración de polarización fija 290

6.3 Configuración de autopolarización 294

6.4 Polarización por divisor de voltaje 301

6.5 MOSFETs de tipo decremental 307

6.6 MOSFETs de tipo incremental 311

6.7 Tabla de resumen 317

6.8 Redes combinadas 319

6.9 Diseño 322

6.10 Localización de fallas 324

6.11 FETs de canal-p 325

6.12 Curva universal de polarización para JFET 328

6.13 Aplicaciones prácticas 331

6.14 Resumen 343

6.15 Análisis por computadora 344

7 MODELAJE DE TRANSISTORES BIPOLARES

7.1 Introducción 355

7.2 Amplificación en el dominio de ac 355

7.3 Modelaje de transistores bipolares 356

7.4 Los parámetros importantes: Z, Z, A, y A 358

7.5 El modelo r, del transistor 364

7.6 Modelo híbrido equivalente 371

7.7 Determinación gráfica de los parámetros-h 377

7.8 Variaciones de los parámetros del transistor 381

8 ANÁLISIS A PEQUEÑA SEÑAL DEL TRANSISTOR BIPOLAR

8.1 Introducción 389

8.2 Configuración de polarización fija con emisor común 389

8.3 Polarización por divisor de voltaje 393

8.4 Configuración de polarización en emisor para emisor común 396

8.5 Configuración de emisor-seguidor 404

8.6 Configuración de base común 409

8.8 Configuración de retroalimentación de de en colector 417

8.7 Configuración de retroalimentación en colector 411

8.9 Circuito equivalente híbrido aproximado 420

8.10 Modelo equivalente híbrido completo 426

8.11

Tabla de resumen 433

8.12

Localización de fallas 433

8.13

Aplicaciones prácticas 436

8.14

Resumen 444

8.15

Análisis por computadora 446

9

ANÁLISIS A PEQUEÑA SEÑAL PARA FET

9.1 Introducción 461

9.2 Modelo de pequeña señal para el FET 462

9.3 Configuración de polarización fija para el JFET 469

9.4 Configuración de autopolarización para el JFET 472 9.5 Configuración de divisor de voltaje para el JFET 479

9.6 Configuración fuente-seguidor (drenaje común) para el JFET 480

9.7 Configuración de compuerta común para el JFET 483

9.8 MOSFETs de tipo decremental 487

9.9 MOSFETs de tipo incremental 489

9.10 Configuración de retroalimentación en drenaje para el E-MOSFET 490

9.11

Configuración de divisor de voltaje para E-MOSFET 493

9.12 Diseño de redes de amplificador FET 494

9.14

Localización de fallas 500

9.13 Tabla de resumen 497

9.15 Aplicaciones prácticas 500

9.16 Resumen 510

9.17

Análisis por computadora 512

10

APLICACIÓN DE SISTEMAS:

EFECTOS DE R, Y R₁

10.1 Introducción 525

10.2

Sistemas de dos puertos 525

10.3

Efecto de una impedancia de carga (R₁) 527

10.4 Efecto de la impedancia de la fuente (R.) 532

10.5 Efecto combinado de R, y R, 534

10,6 Redes BJT de emisor común 536

10.7 Redes emisor-seguidor de BJT 542

10.8 Redes BJT de base común 545

10.9

Redes FET 547

10.10 Tabla de resumen 550

10.11

Sistemas en cascada 554

10.12 Resumen 555

10.13 Análisis por computadora 557

11

RESPUESTA A LA FRECUENCIA DE TRANSISTORES BJT Y JFET

11.1 Introducción 569

11.2 Logaritmos 569

11.3 Decibeles 573

11.4 Consideraciones generales sobre la frecuencia 576

11.5 Análisis de baja frecuencia: Gráfica de Bode 579

11.6 Respuesta a baja frecuencia: Amplificador BJT 586

11.7 Respuesta a baja frecuencia: Amplificador FET 594

11.8 Capacitancia de efecto Miller 600

11.9 Respuesta a alta frecuencia: Amplificador BJT 602 11.10 Respuesta a alta frecuencia: Amplificador FET 609

11.11 Efectos de frecuencia en multietapas 613

11.12 Prueba de onda cuadrada 615

11.13 Resumen 617

11.14 Análisis por computadora 620

12

CONFIGURACIONES COMPUESTAS

12.1 Introducción 627

12.2 Conexión en cascada 627

12.3 Conexión cascode 632

12.4 Conexión Darlington 633

12.5 Par de retroalimentación 638

12.6 Circuito CMOS 642

12.7 Circuitos de fuente de corriente 644

12.8 Circuitos de espejo de corriente 646

12,9 Circuito amplificador diferencial 649

12.10 Circuitos amplificadores diferenciales BIFET, BIMOS y CMOS 657

12.11 Resumen 658

12.12 Análisis por computadora 660

13

AMPLIFICADORES OPERACIONALES

13.1

Introducción 675

13.2

Operación en modo diferencial y en modo común 677 Fundamentos del amplificador operacional 681 MЛОЯТИЯ

13.3

13.4

13.5

13.6

Circuitos prácticos con amplificadores operacionales 685 11020

Especificaciones del amplificador operacional:

Parámetros de desvío de dc 691

13.6 Especificaciones del amplificador operacional: parámetros de frecuencia

13.7

Especificaciones para el amplificador operacional típico 698

13.8

Resumen 704

13.9 Análisis por computadora 705

14

APLICACIONES DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

14.1 Multiplicador de ganancia constante 715

14.2 Sumador de voltaje 719

14.3

Acoplador de voltaje 722

14.4 Fuentes controladas 723

14.5 Circuitos de instrumentación 725

14.6 Filtros activos 729

14.7 Resumen 733

14.8 Análisis por computadora 733

15

AMPLIFICADORES DE POTENCIA

15.1 Introducción: definiciones y tipos de amplificadores 747

15.2 Amplificador Clase A alimentado en serie 749

15.3 Amplificador Clase A acoplado por transformador 754

15.4 Operación del amplificador Clase B 761

15.5 Circuitos amplificadores Clase B 765

15.6 Distorsión del amplificador 772

15.7 Disipación de calor del transistor de potencia 776

15.8 Amplificadores Clase Cy Clase D 780

15.9 Resumen 782

15.10

Análisis por computadora 784

16

CIRCUITOS INTEGRADOS CIS LINEALES DIGITALES

16.1 Introducción 791

16.2 Operación del comparador 791

16.3 Convertidores digitales-analógicos 798

16.4 Operación de la unidad temporizadora de C1 802

16.5 Oscilador controlado por voltaje 805

16.6 Lazo de seguimiento de fase 808

16.7 Circuitos de interfase 812

16.8 Resumen 815

16.9 Análisis por computadora 815

17

RETROALIMENTACIÓN Y CIRCUITOS

OSCILADORES

17.1

17.2

Conceptos de retroalimentación 821

Tipos de conexión de retroalimentación 822

17.3

Amplificador con retroalimentación: consideraciones de fase y frecuencia 835 17.4

Operación del oscilador 837 17.5

Oscilador de corrimiento de fase 839

Oscilador de puente Wien 842 17.7

17.6

17.8 Circuito oscilador sintonizado 843

17.9 Oscilador de cristal 846

17.10 Oscilador monounión 850

17.11 Resumen 852

17.12 Análisis por computadora 853

18

FUENTES DE ALIMENTACIÓN (REGULADORES DE VOLTAJE)

18.1 Introducción 859

18.2

859

Consideraciones generales de los filtros 859

18.3 Filtro de capacitor 862

18.4 Filtros RC 865

18.5

Regulación de voltaje con transistor discreto 868

18.6 Reguladores de voltaje de CI 875

18.7 Aplicaciones prácticas 880

18.8 Resumen 883

18.9 Análisis por computadora 884

19

OTROS DISPOSITIVOS

316

DE DOS TERMINALES

889

19.1 Introducción 889

19.2 Diodos de barrera Schottky (portadores calientes) 889

19.3 Diodos varactores (varicap) 892

19.4 Diodos de potencia 897

19.5 Diodos túnel 898

19.6 Fotodiodos 902

19.7 Celdas fotoconductoras 906

19.8 Emisores IR (infrarrojos) 908 19.9 Pantallas de cristal líquido 909

ALIOV

19.10 Celdas solares 912

19.11 Termistores 916

19.12 Resumen 918

20

DISPOSITIVOS pnpn Y OTROS

2310

923

20.1 Introducción 923

20.2 Rectificador controlado de silicio 923

20.3 Operación básica del rectificador controlado de silicio 923

Características y valores nominales del SCR 925 20.4

Construcción e identificación de terminales del SCR 927

20.5

20.6 Aplicaciones del SCR 928

20.7 Interruptor controlado de silicio 932

20.8

Interruptor controlado en compuerta 934

20.9

SCR activado por luz 935

20.10 Diodo Shockley 937

20.11 DIAC 938

20.12

TRIAC 940

20.13

Transistor monounión 941

20.14 Fototransistores 950

20.15 Optoaisladores 952

20.16 Transistor monounión programable 955

20.17

Resumen 960

21

EL OSCILOSCOPIO Y OTROS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

21.1 Introducción 965

21.2 Tubo de rayos catódicos: teoría y construcción 965

21.3

21.4

21.5

Operación del osciloscopio de rayos catódicos 966

Operación de barrido de voltaje 967

Sincronización y disparo 970

21.6 Operación de multitrazo 974

21.7

21.8

Medición mediante escalas calibradas del CRO 974

21.9

Características especiales del CRO 979

Generadores de señal 980

21.10

Análisis por computadora 982

APÉNDICES

A FABRICACIÓN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS QUE MUEVEN AL MUNDO

PARÁMETROS HÍBRIDOS: ECUACIONES DE CONVERSIÓN (EXACTAS Y APROXIMADAS)

CÁLCULOS DEL VOLTAJE Y DEL FACTOR DE RIZO

TABLAS

SOLUCIONES A PROBLEMAS NONES SELECCIONADOS

ÍNDICE

El 23 de diciembre de 1947, hace ya más de 50 años, se desarrolló el primer transistor. Para aquellos de nosotros que vivimos la evolución de los tubos de vacío hacia la era del estado sólido, parecieran sólo unos cuantos años. La primera edición de este texto contenía una amplia cobertura sobre los tubos de vacío, y para ediciones posteriores se tuvo que tomar la decisión entre el nivel de cobertura dedicado a los tubos y el dedicado a los dispositivos semiconductores. En este momento ya no es válido siquiera mencionar los tubos de vacío ni mostrar las ventajas de uno sobre el otro, ya que estamos situados firmemente en la era del estado sólido.

La miniaturización de los componentes que se ha originado abre cuestionamientos acerca de hasta dónde llegarán sus límites. Ahora es posible encontrar sistemas completos sobre obleas de silicio que son miles de veces más pequeñas comparadas con un solo elemento de los primeros sistemas. Los circuitos integrados (CI) de hoy, cuentan con más de 10 millones de transistores en un área no mayor a la uña de un pulgar. * Cada semana surgen diseños y sistemas nuevos. Para el ingeniero esto implica una limitación en cuanto a su conocimiento sobre la amplia gama de avances tecnológicos; simplemente poder mantenerse actualizado sobre los cambios en un área de investigación o desarrollo ya es de por sí complicado. Además, hemos llegado a un punto en el que el objetivo primario del encapsulado de un componente es el de servir sólo como un medio para manipular el dispositivo o sistema y para proveer un mecanismo que permita acoplarlo al resto del sistema o red. La miniaturización parece estar limitada por tres facto-res (los cuales revisaremos durante el texto): la calidad del propio material semiconductor, la técnica del diseño de la red y las limitaciones en el equipo de manufactura y procesamiento.