1 BAUSTICA DEL ELECTRON Y SUS APUCACIONES 17

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1 INDICE GENERAL PROLOGO 7 CAPITULO 1 BAUSTICA DEL ELECTRON Y SUS APUCACIONES 17 l-i Partículas cargadas Fuerza eiercida sobre las partículas cargadas en presencia de un campo eléctrico Campo eléctrico constante Potencial La unidad de energía ev Relación entre intensidad de campo y potencial Movimiento bidimensional Deflexión electrostática en un tubo de rayos catódicos El osciloscopio de rayos catódicos Variación relativística de la masa con la velocidad Fuerza en un campo magnético Densidad de corriente Movimiento en un campo magnético Deflexión magnética en un tubo de rayos catódicos Enfoque magnético Campos eléctricos y magnéticos paralelos Campos eléctricos y magnéticos perpendiculares El ciclotrón 50 2 NIVELES Y BANDAS DE ENERGIA Naturaleza del átomo Niveles de energía dei átomo Naturaleza dei fotón de luz Ionización Colisiones de electrones con átomos Colisiones de fotones con átomos Estados metaestables Propiedades de onda de la materia Estructura electrónica de los elementos Teoría de bandas de energia de los cristales Aislantes, semiconductores y metales 70

2 10 / INOICE GENERAL CAPITULO 3 CONDUCCION EN LOS METALES Movilidad y conductividad Método de la energía para analizar el movimiento de una partícula El campo de la energía potencial en un metal Electrones ligados y libres Distribución en energía de los electrones Densidad de estados Función trabajo Emisión termoiónica Potencial de contacto Energías de los electrones emitidos Campos aceleradores Emisión por campo intenso Emisión secundaria 97 4 CARACTERISTICAS DE LOS modos DE v ACIO Materiales para cátodos Cátodos comerciales Variación dei potencial entre los electrodos Corriente debida a la carga de espacio Factores que influyen sobre la corri ente de carga de espacio Características dei diodo Comparación de un diodo ideal con uno termoiónico Límites máximos de los diodos de vacío El diodo como un elemento de circuito CONDUCCION EN SEMICONDUCTORES Electrones y huecos en un semiconductor intrínseco Conductividad de un semiconductor Concentraciones de portadores de un semiconductor intrínseco Impurezas donadoras y aceptadoras Densidades de carga en un semiconductor Nivel de Fermi en un semiconductor con impurezas Difusión Tiempo de vida media de los portadores La ecuación de continuidad Efecto Hall CARACTERISTICAS DEL modo SEMICONDUCTOR Teoría cualitativa de la unión p-n La unión p-n como diodo Estructura de bandas de una unión p-n en circuito abierto 146

3 INOICE GENERAL / Componentes de corriente en un diodo p-n Teoría cuantitativa de las corrientes en un diodo p-n Característica tensión-corriente Dependencia de las características p-n con la temperatura Resistencia dei diodo Capacidad de transición C T Capacidad de difusión Tiempos de conmutación dei diodo p-n Diodos de ruptura EI diodo túnel Características dei diodo túnel 181 CAPITULO 7 CARACTERISTICAS DEL TUBO DE VACIO Campo electrostático en un triodo Corrientes en los electrodos Triodos comerciales Características dei triodo Parámetros dei triodo Tubos con rejilla-pantalla o tetrodos Pentodos Tetrodo de haz EI triodo como elemento de los circuitos Análisis gráfico dei circuito cátodo común Característica de transferencia dinámica Curva de carga. Línea de carga dinámica Análisis gráfico de un circuito con una resistencia en serie con el cátodo Circuitos prácticos de un seguidor de cátodo MODELOS DE PEQUE~A SE~AL Y APLlCACIONES DEL TUBO DE VACIO Variaciones sobre los valores de reposo Modelo de un tubo con una fuente de tensión Análisis lineal de un circuito con un tubo Cálculo dei circuito equivalente mediante el desarrollo en serie de Taylor Modelo de un tubo con una fuente de corriente Amplificador generalizado con un tubo Equivalente en Thévenin de cualquier amplificador Equivalente en placa o en cátodo de un tubo Circuitos con una resistencia de cátodo Amplificador cascodo Capacidades interelectródicas en un triodo Admitancia de entrada de un triodo Capacidades interelectródicas en un tubo multielectrodo EI seguidor catódico en alta frecuencia 250

4 12 / INDICE GENERAL CAPITUW 9 CARACTERISTICAS DEL TRANSISTOR EI transistor de unión Componentes de corriente en el transistor EI transistor como amplificador Construcción dei transistor Estudio detallado de las corrientes en un transistor Alfa dei transistor Configuración en base común Configuración en emisor común Región de corte en EC Región de saturación en EC Ganancia de corriente en EC de gran seãal, de corriente continua y de pequena seãal Configuración en colector común Análisis gráfico de la configuraci6n EC Expresiones analíticas de las características dei transistor Análisis de las regiones de corte y saturación Valores de las tensiones en las uniones de un transistor típico Tiempos de conmutación dei transistor Tensión máxima aplicable POLARIZACION Y ESTABILIZACION TERMICA DE UN TRANSISTOR io-io io-n Punto de reposo 302 Estabilidad de la polarización 305 Polarización colector-base 308 Autopolarización, o polarización de emisor 311 Estabilidad dei circuito autopolarizado respecto a las variaciones de V BE Y {3 316 Comentarios generales sobre la estabilidad de la corriente de colector 321 Compensación de la polarización 324 Polarización de los circuitos integrados lineales 326 Compensación mediante termistor y sensistor 328 Escape térmico 329 Estabilidad térmica MODELOS DE PEQUE~A SE~AL DEL TRANSISTOR EN BAJA FRECUENCIA 336 li-i Cuadripolos y modelo híbrido Modelo híbrido del transistor Determinación de. los parãmetros h de las características Medida de los parámetros h Fórmulas de conversión de los parámetros de las tres configuraciones dei transistor Análisis de un circuito amplificador a transistores utilizando los parámetros h Comparación de las configuraciones dei amplificador a transistores 355

5 INDICE GENERAL / Análisis Iineal de un circuito a transistores 359 Modelo fisico de un transistor en BC 360 Analogias entre los transistores y los tubos de vacio 363 CAPITULO 12 CIRCUITOS AMPLIFICADORES A TRANSISTORES EN BAJA FRECUENCIA Amplificadores a transistores en cascada Amplificador de n etapas en cascada El decibelio 376 Modelo híbrido en emisor común simplificado 377 Cálculos simplificados en la configuración de colector común 381 Cálculos simplificados en la configuración de base común 385 Amplificador en emisor común con una resistencia de emisor 385 Seguidor de emisor 391 Teorema de Miller 395 Circuitos transistorizados con resistencia de entrada alta. 396 Configuración cascodo con transistores Amplificadores diferenciales EL TRANSISTOR EN ALTA FRECUENCIA Modelo en T en alta frecuencia Respuesta en frecuencia de la corriente en cortocircuito en base común Frecuencia de corte alfa Respuesta en frecuencia de la corriente en cortocircuito en emisor común Modelo híbrido en Il dei transistor en emisor común Conductancias del modelo híbrido en Il en función de los parámetros h de baja frecuencia Ganancia de corriente en cortocircuito en EC obtenida con el modelo híbrido en Il Ganancia de corri ente con carga resistiva Respuesta dei amplificador a transistores, teniendo en cuenta la resistencia de la fuente TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO Transistor de efecto de campo de unión Tensión de contracción Vp Características tensión-corriente dei FET Modelo de pequena sefíal del FET FET de puerta aislada (MOST o MOSFET) Amplificador con fuente común Amplificador con drenador común, o seguidor de fuente Amplificador generalizado con FET 457

6 14 / INDICE GENERAL Polarización dei FET 460 Circuitos uni-bipolares 466 EI FET como resistencia variable con la tensión Transistor uniunión CAPITUW 15 CIRCUITOS INTEGRADOS Circuitos integrados monolíticos básicos 473 Crecimiento epitaxial 478 Máscaras y eliminación dei óxido 479 Difusión de impurezas 480 Transistores en los circuitos monolíticos 485 Diodos monolíticos 491 Resistencias integradas 492 Condensadores e inductancias integrados 495 Croquis dei circuito monolítico 497 Transistores de efecto de campo integrados 501 Otros métodos de aislamiento AMPLIFICADORES NO SINTONIZADOS' Clasificación de los amplificadores 508 Distorsión en los amplificadores 510 Respuesta en frecuencia de un amplificador 510 Amplificador con acoplamiento RC 514 Respuesta en baja frecuencia de una etapa acoplada RC 515 Respuesta en alta frecuencia de una etapa con tubos de vacío 517 Etapas a transistores en EC en cascada 519 Respuesta de un amplificador a un escalón 524 Banda de paso de n etapas en cascada 527 Efecto sobre la respuesta en baja frecuencia de un condensador de paso en emisor (o en cátodo) 528 Tensiones espurias de entrada 532 Ruido AMPLIFICADORES REALIMENTADOS Y OSCILADORES Clasificación de los amplificadores 541 Concepto de realimentación 545 Características generales de los amplificadores realimentados negativamente 550 negativa sobre las resisten- Efecto de la realimentación cias de salida y entrada 553 Realimentación de tensión en serie Par con realimentación de tensión en Realimentación de corriente en serie Realimentación de corriente en paralelo Realimentación de tensión en paralelo Amplificador operacional serie Aplicaciones básicas dei amplificador operacional Cálculo electrónico analógico

7 INDICE GENERAL I Realimentación y estabilidad 586 Márgenes de ganancia y fase 589 Osciladores sinusoidales 590 Oscilador de cambio de fase 593 Osciladores con circuitos resonantes 595 Forma general dei circuito oscilador 598 Osciladores a cristal 600 Estabilidad de la frecuencia 602 Resistencia negativa en los osciladores 604 CAPITULO 18 AMPLIFICADORES DE GRAN SENAL Amplificadores de gran sefial clase A. 608 Distorsión dei segundo armónico 610 Generación de armónicos de orden superior 612 Amplificador de potencia de audio acoplado por transformador 616 Amplificadores de potencia con tubos Variación de la línea de carga dinámica Rendimiento 623 Amplificadores en contrafase 626 Amplificadores clase B 628 Funcionamiento en clase AB DISPOSITIVOS FOTOELECTRICOS Fotoemisividad 635 Teoría fotoeléctrica 638 Definiciones de algunos términos de radiación Fototubos 642 Aplicaciones de los fotodispositivos 645 Fototubos multiplicadores 647 Fotoconductividad 649 Fotodiodo semiconductor 652 Fotodiodos de unión múltiple 656 Efecto fotovoltaico RECTIFICADORES Y FUENTES DE ALIMENTACION Rectificador de media onda Factor de rizado 667 Rectificador de onda completa Otros circuitos de onda. completa Componentes armónicos en los res 673 Filtros por inductancia Filtros por condensador Análisis aproximado de dor 681 Filtro de sección en L 683 Filtro de sección en L múltiple Filtro de sección en TI circuitos rectificado los filtros por condensa- 689 Filtro de sección en TI con una resistencia en lugar de la inductancia 693

8 16 / INDICE GENERAL Resumen de los filtros 695 Fuentes de alimentación reguladas 695 Regulador de tensión serie 697 Fuente de alimentación regulada con tubos de vacío 704 Apéndice A Valores probables de las constantes físicas generales 709 Apéndice B Factores de conversión y prefijos 710 Apéndice C Tabla periódica de los elementos 711 Apéndice D Características de tubos 712 Problemas 717 Resultados de los problemas 839 Indice alfabético de materias 861 /