1 DIODOS SEMICONDUCTORES 1

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1 PREFACIO AGRADECIMIENTOS vii xi 1 DIODOS SEMICONDUCTORES Introducción I 1.2 El diodo ideal I 1.3 Materiales semiconductores 3 la Niveles de energía Materiales extrínsecos : tipo n y tipo p Diodo semiconductor Mathcad Niveles de resistencia Circuitos equivalentes para diodos Hojas de especificaciones de diodos Capacitancia de transición y de difusión Tiempo de recuperación inverso Notación de diodos semiconductores Prueba de diodos Diodos Zener Diodos emisores de luz (LEDs) Arreglos de diodos: circuitos integrados Resumen Análisis por computadora 47 2 APLICACIONES DE DIODOS Introducción Análisis por medio de la recta de carga Aproximaciones de diodos 62 xiii

2 2.4 Configuraciones de diodos en serie con entradas de Configuraciones en paralelo y en serie-paralelo Compuertas AND/OR Entradas senoidales; rectificación de media onda Rectificación de onda completa Recortadores Cambiadores de nivel Diodos Zener Circuitos multiplicadores de voltaje Aplicaciones prácticas Resumen Análisis por computadora TRANSISTORES BIPOLARES DE UNIÓN Introducción 131 Construcción del transistor 132 Operación del transistor 132 Configuración de base común 134 Acción amplificadora del transistor 138 Configuración de emisor común 139 Configuración de colector común 146 Límites de operación 147 Hoja de especificaciones de transistores 149 Verificación de transistores 153 Encapsulado de transistores e identificación de terminales 155 Resumen 156 Análisis por computadora POLARIZACIÓN DE DC PARA BJTs Introducción Punto de operación Circuito de polarización fija Circuito de polarización estabilizado en emisor Polarización por divisor de voltaje Polarización de con retroalimentación de voltaje Diversas configuraciones de polarización Operaciones de diseño Redes de conmutación con transistores Técnicas para localización de fallas Transistores PNP Estabilización de la polarización Aplicaciones prácticas Resumen Análisis por computadora 231 xiv

3 TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO Introducción 245 Construcción y características de los JFETs 246 Características de transferencia 253 Hojas de especificaciones (JFETs) 259 Instrumentación 261 Relaciones importantes 262 MOSFET de tipo decremental 263 MOSFET de tipo incremental 269 Manejo del MOSFET 276 VMOS 277 CMOS 278 Tabla de resumen 280 Resumen 281 Análisis por computadora POLARIZACIÓN DEL FET Introducción Configuración de polarización fija Configuración de autopolarización Polarización por divisor de voltaje MOSFETs de tipo decremental MOSFETs de tipo incremental Tabla de resumen Redes combinadas Diseño Localización de fallas FETs de canal-p Curva universal de polarización para JFET Aplicaciones prácticas Resumen Análisis por computadora MODELA]E DE TRANSISTORES BIPOLARES Introducción Amplificación en el dominio de ac Modelaje de transistores bipolares Los parámetros importantes: Z i, Zo, A v y A i El modelo r e del transistor Modelo híbrido equivalente Determinación gráfica de los parámetros-h Variaciones de los parámetros del transistor 381

4 ANÁLISIS A PEQUEÑA SEÑAL DEL TRANSISTOR BIPOLAR 389 Introducción 389 Configuración de polarización fija con emisor común 389 Polarización por divisor de voltaje 393 Configuración de polarización en emisor para emisor común 396 Configuración de emisor-seguidor 404 Configuración de base común 409 Configuración de retroalimentación en colector 411 Configuración de retroalimentación de dc en colector 417 Circuito equivalente híbrido aproximado 420 Modelo equivalente híbrido completo 426 Tabla de resumen 433 Localización de fallas 433 Aplicaciones prácticas 436 Resumen 444 Análisis por computadora ANÁLISIS A PEQUEÑA SEÑAL PARA FET Introducción Modelo de pequeña señal para el FET Configuración de polarización fija para el JFET Configuración de autopolarización para el JFET Configuración de divisor de voltaje para el JFET Configuración fuente-seguidor (drenaje común) para el JFET Configuración de compuerta común para el JFET MOSFETs de tipo decremental MOSFETs de tipo incremental Configuración de retroalimentación en drenaje para el E-MOSFET Configuración de divisor de voltaje para E-MOSFET Diseño de redes de amplificador FET Tabla de resumen Localización de fallas Aplicaciones prácticas Resumen Análisis por computadora APLICACIÓN DE SISTEMAS: EFECTOS DE R s y R L Introducción Sistemas de dos puertos Efecto de una impedancia de carga (R L ) Efecto de la impedancia de la fuente (R S ) Efecto combinado de R s y R L Redes BJT de emisor común Redes emisor-seguidor de BJT Redes BJT de base común 545 xvi

5 10.9 Redes FET Tabla de resumen Sistemas en cascada Resumen Análisis por computadora RESPUESTA A LA FRECUENCIA DE TRANSISTORES B]T Y]FET Introducción Logaritmos Decibeles Consideraciones generales sobre la frecuencia Análisis de baja frecuencia: Gráfica de Bode Respuesta a baja frecuencia: Amplificador BJT Respuesta a baja frecuencia : Amplificador FET Capacitancia de efecto Miller Respuesta a alta frecuencia : Amplificador BJT Respuesta a alta frecuencia: Amplificador FET Efectos de frecuencia en multietapas Prueba de onda cuadrada l3 Resumen Análisis por computadora CONFIGURACIONES COMPUESTAS Introducción Conexión en cascada Conexión cascode Conexión Darlington Par de retroalimentación Circuito CMOS Circuitos de fuente de corriente Circuitos de espejo de corriente Circuito amplificador diferencial Circuitos amplificadores diferenciales BIFET, BIMOS y CMOS Resumen Análisis por computadora AMPLIFICADORES OPERACIONALES Introducción Operación en modo diferencial yen modo común Fundamentos del amplificador operacional Circuitos prácticos con amplificadores operacionales Especificaciones del amplificador operacional: Parámetros de desvío de de Especificaciones del amplificador operacional: parámetros de frecuencia 694 xvii

6 13.7 Especificaciones para el amplificador operacional típico Resumen Análisis por computadora APLICACIONES DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL 14.1 Multiplicador de ganancia constante Sumador de voltaje Acoplador de voltaje Fuentes controladas Circuitos de instrumentación Filtros activos Resumen Análisis por computadora AMPLIFICADORES DE POTENCIA 15.1 Introducción: definiciones y tipos de amplificadores Amplificador Clase A alimentado en serie Amplificador Clase A acoplado por transformador Operación del amplificador Clase B Circuitos amplificadores Clase B Distorsión del amplificador Disipación de calor del transistor de potencia Amplificadores Clase C y Clase D Resumen Análisis por computadora CIRCUITOS INTEGRADOS CIs LINEALES DIGITALES Introducción Operación del comparador Convertidores digitales-analógicos Operación de la unidad temporizadora de CI Oscilador controlado por voltaje Lazo de seguimiento de fase Circuitos de interfase Resumen Análisis por computadora RETROALIMENTACIÓN Y CIRCUITOS OSCILADORES Conceptos de retroalimentación Tipos de conexión de retroalimentación 822 xviii

7 17.3 Circuitos prácticos de retroalimentación Amplificador con retroalimentación: consideraciones de fase y frecuencia Operación del oscilador Oscilador de corrimiento de fase Oscilador de puente Wien Circuito oscilador sintonizado Oscilador de cristal Oscilador monounión I I Resumen Análisis por computadora FUENTES DE ALIMENTACIÓN (REGULADORES DE VOLTAJE) 18.1 Introducción Consideraciones generales de los filtros Filtro de capacitor Filtros RC Regulación de voltaje con transistor discreto Reguladores de voltaje de CI Aplicaciones prácticas Resumen Análisis por computadora OTROS DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 19.I Introducción Diodos de barrera Schottky (portadores calientes) Diodos varactores (varicap) Diodos de potencia Diodos túnel Fotodiodos Celdas fotoconductoras Emisores IR (infrarrojos) Pantallas de cristal líquido Celdas solares I Termistores Resumen DISPOSITIVOS pnpn Y OTROS Introducción Rectificador controlado de silicio Operación básica del rectificador controlado de silicio Características y valores nominales del SCR Construcción e identificación de terminales del SCR Aplicaciones del SCR 928 xix

8 20.7 Interruptor controlado de silicio Interruptor controlado en compuerta SCR activado por luz Diodo Shockley l DIAC TRIAC Transistor monounión Fototran sistores Optoaisladores Transistor monounión programable Resumen EL OSCILOSCOPIO Y OTROS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Introducción Tubo de rayos catódicos: teoría y construcción Operación del osciloscopio de rayos catódicos Operación de barrido de voltaje Sincroni zación y disparo Operación de multitrazo Medición mediante escalas calibradas del CRO Características especiales del CRO Generadores de señal Análisis por computadora 982 APÉNDICES A B C FABRICACIÓN DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS QUE MUEVEN AL MUNDO 984 PARÁMETROS HÍBRIDOS: ECUACIONES DE CONVERSIÓN (EXACTAS Y APROXIMADAS) 996 CÁLCULOS DEL VOLTAJE Y DEL FACTOR DE RIZO 998 D TABLAS 1005 E SOLUCIONES A PROBLEMAS NONES SELECCIONADOS 1007 ÍNDICE 1013 xx