Componentes y Circuitos Básicos de la Microelectrónica

Componentes y Circuitos Básicos de la Microelectrónica
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Proyecto de Cooperación Técnica en la Formación Profesional.

Fuente: Enigmaelectronica

Son tres Libros:

• Libro de texto
• Libro de Preguntas de exámenes
• Libro de Hojas des trabajo

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Contenido del Libro de texto

Prólogo.

Diodos semiconductores.

Generalidades.Física del semiconductor.Materiales semiconductores.Conductividad intrínseca.Semiconductores dopados.Conductividad extrínseca.Semiconductor tipo N.Semiconductor tipo P.Juntura PN.Producción de una juntura PN.Juntura PN sin tensión aplicada.Juntura PN en dirección directa.Juntura PN en dirección inversa.Diodos rectificadores y de conmutación.Curvas características.Valores característicos.Datos límite.Datos característicos.Dependencia de temperatura;.Propiedades características de diodos de Si Ge y Se.Designación de diodos.Designación según «JEDEC».Designación según «PRO ELECTRON».Ejemplos de aplicación de diodos rectificadores y de diodos de.conmutación.Circuitos rectificadores.Circuito rectificador de media onda (MU).Circuitos rectificadores de onda completa.Filtración de la tensión de salida.Circuitos dobladores de tensión y multiplicadores de tensión.Interruptores de diodos.Principio básico.Operaciones lógicas.Circuitos limitadores.Diodos Zener.Principio básico y modo de operación.Valores característicos.Curvas características.Rangos de tensión.Dependencia de temperatura.Resistencia diferencial rz.Datos característicos y datos límite.Ejemplos dé hojas de datos originales.Ejemplos de aplicación.Estabilización de tensión.Limitación de tensión.Diodos de capacitancia variable.Principio básico y modo de operación.Valores característicos.Ejemplo de aplicación.Diodos Schottky.

Transistores bipolares.

Generalidades.Principio básico.Modo de operación de los transistores NPN y PNP.Comparación de transistores de Ge y de Si.Curvas características.Curva característica de entrada.Curva característica de amplificación de corriente.Curva característica de salida.Curva característica de control.Valores característicos.Generalidades.Datos límite.Valores límites para tensiones y corrientes.Valores límite para la potencia de pérdida.Valores límite para la temperatura de juntura új.Valores límite para la temperatura ambiental úari(.Rango de trabajo permisible.Datos característicos.Diseño de transistores.Tipos de transistores.Sistemas de designación para semiconductores.Regulación y estabilización del punto de trabajo.Determinación de la resistencia de colector Rc.Generación de la tensión de polarización de base.Estabilización térmica del punto de trabajo.Estabilización por un termistor NTC.Estabilización con resistencia de emisor.Estabilización por realimentación negativa de tensión.Circuitos básicos del transistor.Circuito de emisor común.Circuito de colector común.Sumario y comparación.Ejemplos de aplicación.Amplificador de tensión continua.Amplificador de tensión alterna.Amplificadores de potencia.Amplificadores en conmutación.

Transistores de efecto de campo.

Generalidades.FETs de juntura (JFETs).Construcción y modo de operación.Designaciones y símbolos.Curvas características.Curva característica de control y transferencia.Curva característica de salida.Dependencia de temperatura.Valores característicos.Valores límite.Datos característicos.Resistencia térmica.MOSFETs.íMOSFETs de modo agotamiento.Construcción y modo de operación.Designaciones y símbolos.Curvas características.MOSFETs de modo ensanchamiento.Construcción y modo de operación.Designación y símbolos.Curvas características.Valores característicos.Datos límite.Datos característicos.Resistencia térmica.Comparación:.Tipos especiales de MOSFETs.Dual-gate MOSFET.VMOSFET.SIPMOSFET.Regulación del punto de trabajo.Circuitos básicos del FET.Circuito de source común.Circuito de drain común.Sumario y comparación.Ejemplos de aplicación.Amplificador de tensión alterna.Amplificador de tensión continua.Fuente de corriente constante.Resistencia variable.

Amplificadores operacionales.

Generalidades.Principio fundamental y valores característicos de los amplificadores.Principio fundamental de la técnica de circuitos de los amplificadores.operacionales.Valores característicos y diseños.Fundamentos de los amplificadores operacionales.Tensiones de entrada y de salida.El comparador.El amplificador inversor.El amplificador no inversor.Compensación de magnitudes de interferencia.Compensación de la corriente de reposo de entrada.Compensación de la tensión offset.Compensación de la respuesta de frecuencia.Tasa de crecimiento de la tensión de salida.Amplificador operacional con realimentación negativa independiente.de la frecuencia.El amplificador inversor.Principio fundamental de los amplificadores inversores.Ejemplo de aplicación.Amplificador electrómetro.Principio de funcionamiento de un amplificador electrómetro.El seguidor de tensión.Ejemplos de aplicación.El sumador.Principio de funcionamiento del sumador.Ejemplo de aplicación.El sustracto.Principio fundamental del sustractor.Ejemplo de aplicación.Amplificador operacional con realimentación negativa dependiente de la frecuencia.El integrador.El diferenciador.Amplificador de tensión alterna.Principio fundamental de amplificadores de tensión alterna con realimentación negativa dependiente de la frecuencia.Ejemplos de aplicación.Filtros.Filtro paso bajo activo.Filtro paso alto activo.Amplificador operacional con etapa de salida de potencia.Etapa de salida de potencia con transistores.Amplificador operacional con etapa de salida de potencia integrada.

Sensores.

Generalidades.Varistores.Principio fundamental y curvas características.Ejemplos de aplicación.Sensores de temperatura.Sensores de medición por resistencia (termómetros).Principio fundamental y estructura.Ejemplos de aplicación y criterios de selección.Termistores.Termistores NTC.Termistores PTC.Sensores de temperatura de silicio.Principio fundamental y curvas características.Corrección de las curvas características.Valores característicos y tipos de diseño.Ejemplo de aplicación.Sensores de temperatura integrados.Sensores dependientes del campo magnético.Sensores magnetorresistivos.Principio fundamental y modo de trabajo.Curvas características y valores característicos.Diseños y áreas de utilización.Ejemplos de aplicación.Sensores de efecto Hall.Principio fundamental y modo de trabajo.Curvas características y valores característicos.Diseños y áreas de utilización.Sensores dependientes de la dilatación.Sensores piezo-resistivos.Laminillas de medición de dilatación resistiva.Laminillas de medición de dilatación semiconductoras.Sensores piezo-eléctricos.Principio básico y modo de trabajo.Sensores fotosensibles.Valores básicos de fotometría.Fotosemiconductores sensibles a la luz.Fotorresistencia.Celdas fotovoltáicas y celdas solares.Fotodiodos.Fototransistores.Ejemplos de aplicación.

Fotosemiconductores emisores de luz guías de onda ópticas y unidades de indicación (displays).

Generalidades.Fotosemiconductores emisores de luz.Principio básico.Diodos emisores de luz para luz visible.Diodos emisores de luz para luz infrarroja.Ejemplos de aplicación.LEDs como indicadores de señales.Optoacopladores.Barreras ópticas.Control remoto con luz.Guías de onda ópticas para transmisión de señales.Guías de onda ópticas.LEDs de potencia y lásers como transmisores de radiación.LED de potencia.Diodo láser.Fotodiodo PIN y fototransistor como receptores de radiación.Ejemplos de aplicación.Unidades de indicación (displays).Indicador de LED.Indicadores LCD.Indicadores de fluorescencia al vacío.

Circuitos lógicos y almacenadores de señales.

Generalidades.Funciones básicas de las operaciones lógicas.Operación AND (conjunción).Operación OR (disjunción).Operación NOT (negación).Operación NAND.Operación NOR.Operación OR EXCLUSIVO.Operación EQUIVALENCIA.Tecnología de circuitos de elementos de operaciones lógicas.Tiempos de conmutación y niveles de señal.Familia de circuitos.Familias TTL.Familia CMOS.Comparación de las familias de circuitos.Casos de carga en los elementos TTL.Salidas con colector abierto y de tres estados.Módulos con salidas con colector abierto.Módulos con salidas de tres estados.Análisis de circuitos combinacionales lógicos.Determinación de la tabla de verdad completa.Determinación de la ecuación de funcional.Determinación del diagrama señal/tiempo.Determinación de la representación simbólica de un circuito combinacional a partir del diagrama de conexión.Conversión de las operaciones básicas en operaciones NAND y NOR.Síntesis de los circuitos combinacionales lógicos :.Síntesis basada en la ecuación funcional dada.Síntesis basada en una tabla de verdad dada.Realización de la forma OR normal.Realización de la forma AND normal.Equivalencia de la forma OR normal y la forma AND normal.Síntesis basada en una descripción de las tareas en palabras.Ejemplo de aplicación.Simplificación de circuitos lógicos con la ayuda de los mapas de Karnaugh.Realización de los mapas KV.Combinación de cuadros en los mapas KV.Diagrama de flujo para la simplificación de los circuitos lógicos utilizando mapas KV.Ejemplos de aplicación.Almacenadores de señales (latches).Flip-flops tipo RS.Flip-flops tipo RS con elementos ÑOR o NAND.Flip-flops tipo RS en la serie TTL xx.Ejemplos de aplicación.Flip-flops tipo D.Flip-flop tipo D con control estático.Flip-flop tipo D con control de flancos.Flip-flop tipo D con control de flancos y entradas R-S.Flip-flops tipo D de la serie TTL xx y de la serie CMOS xx.Ejemplo de aplicación.Flip-flops tipo JK.Flip-flop tipo JK con control de un flanco.Flip-flop tipo JK con control de dos flancos.Flip-flops tipo JK de la serie TTL xx y de la serie CMOS xx.Ejemplo de aplicación.

Tiristores.

Generalidades.Tiristores triodo unidireccionales (tiristores).Estructura tecnológica y funcionamiento.Disparo de tiristores.Comportamiento en dirección directa de los tiristores.Bloqueo de tiristores.Valores característicos.Datos característicos.Datos límite.Potencia de pérdida.Valores característicos térmicos.Valores característicos dinámicos.Medidas de protección.Protección contra sobrecorriente.Protección contra sobretensión.Formas de cápsulas e identificación de tiristores.Formas de cápsulas.Identificación de tiristores.Tiristores triodo bidireccionales (Triacs).Estructura tecnológica y funcionamiento.Valores característicos.Medidas de protección.Formas de cápsula e identificación de triacs.Procedimientos de disparo;.Operación del tiristor con disparo de tensión continua.Operación de tiristor con disparo de tensión alterna.Disparo por impulsos.Disparo por impulsos con tiristores diodo unidireccionales.Disparo por impulsos con tiristor diodo bidireccional.Impulsos de disparo con circuitos integrados.Aplicaciones.Control de fase.Control de fase con un componente RC.Control de fase con triac y diac.Control de fase con Cl.

Indice alfabético...

Contenido del Libro de Preguntas de exámenes

 Prólogo

Notas explicatorías para las Preguntas de exámenes del Curso II

Preguntas de exámenes para los ejercicios escritos

Diodos semiconductores

Transistores bipolares

Transistores de efecto de campo (FET)

Amplificadores operacionales

Sensores

Fotosemlconductores emisores de luz, guías de onda ópticas y unidades de indicación

Circuitos lógicos y almacenadores de señales (Latches)

Tiristores

Indicaciones de solución
Contenido del Libro de Hojas des trabajo

Indice.

Prólogo.

Explicaciones para el uso de los circuitos de ejercicio y prueba.

Explicaciones para las Hojas de trabajo del Curso II.

Precauciones de seguridad para los ejercicios de mediciones.

Diodos semiconductores.

Obtención de las curvas características de diodos. Obtención de las curvas características estáticas de diodos rectificadores y diodos de. conmutación. Obtención de las curvas características dinámicas de diodos rectificadores y diodos de. conmutación. Obtención de las curvas características dinámicas de diodos rectificadores Schottky. Circuitos rectificadores. Modo de operación de los circuitos rectificadores de media onda (MU). Circuito rectificador de media onda sin condensadores de carga. Circuito rectificador de media onda con diferentes condensadores de carga. Circuito rectificador de media onda con diferentes resistencias de carga. Modo de operación de los circuitos rectificadores de onda completa (MU). Circuito rectificador de onda completa con diferentes resistencias de carga. Circuito rectificador de onda completa con diferentes condensadores de carga. Modo de operación de los filtros RC. Circuitos dobladores de tensión y multiplicadores de tensión. Modo de operación de un circuito doblador de tensión de onda completa (circuito Delon). Modo de operación de un circuito doblador de tensión de media onda (circuito Villard). Modo de operación de un circuito multiplicador de tensión de media onda (circuito en. cascada). Diodos Zener. Obtención de las curvas características dinámicas de diodos Zener. Obtención de las curvas características dinámicas de diodos de referencia. Estabilización de tensión utilizando diodos Zener. Estabilización de tensión utilizando corrientes de carga /L variables. Estabilización de tensión utilizando tensiones de entrada (/„, variables. Determinación de la resistencia interna dinámica #¡ de circuitos estabilizadores de tensión. Modo de operación de filtros con diodos Zener. Limitación de tensión con diodos Zener.

Transistores bipolares.

Obtención estática de la curva característica de amplificación de corriente /c = f (/) para. Modo de operación de circuitos de emisor común. Regulación y estabilización térmica del punto de trabajo en un circuito con resistencia. de base. Regulación y estabilización térmica del punto de trabajo en un circuito con divisor de tensión. de base. Determinación de valores característicos de circuitos de emisor común. Determinación de la frecuencia de corte. Regulación correcta del punto de trabajo y sobreexcitación de un circuito de emisor común. Modo de operación de circuitos de colector común. Determinación de la amplificación de tensión. Determinación de valores característicos de circuitos de colector común. Interruptor de transistor con cargas resistivas e inductivas. Modo de operación de un interruptor de transistor con una carga resistiva. Modo de operación de un interruptor de transistor con relé. Transistores de efecto de campo. Regulación del punto de trabajo de FETs de juntura. Determinación de la amplificación de tensión. Determinación de rent y rM]. Determinación de la frecuencia de corte.

Amplificadores operacionales.

Circuitos básicos con amplificadores operacionales. Compensación de la tensión offset para el OP. Amplificador inversor,con el ÚP. Amplificador inversor con-el OP. Amplificador no inversor con- el OP. Amplificador electrómetro - seguidor de tensión. Amplificador operacional como comparador. Sumador. Sustractor. Integrador. Diferenciador. Amplificador de tensión alterna con realimentación negativa dependendiente de la. frecuencia.

Sensores.

Modo de operación de los varistores. Obtención de las curvas características estáticas. El varistor como limitador de tensión. Modo de operación de los termistores NTC. Medición de la resistencia en frío R. Obtención de las curvas características dinámicas. Modo de operación de los termistores PTC. Medición de la resistencia en frío RQ. Obtención de las curvas características dinámicas. Modo de operación de las fotorresistencias. Medición de Ra y RQ. Divisor de tensión con LDR. Interruptor controlado por la luz con LDR. Curva de ULDn. Modo de operación de las celdas fotovoltáicas y celdas solares. Mediciones en celdas solares. Mediciones en celdas fotovoltáicas. Modo de operación de los fotodiodos. Divisor de tensión con fotodiodos. Interruptor controlado por luz con fotodiodo. Modo de operación de los fototransistores. Divisor de tensión con fototransistores. interruptor controlado por luz con fototransistor. Fotosemiconductores y unidades de indicación. Modo de operación de diodos emisores de luz. Tensión directa de LEDs. Frecuencia de diodos intermitentes. Operación de LEDs de dos colores. Operación de diodos infrarrojos. Modo de operación de barreras de luz y optoacopladores. Mediciones en barreras de luz. Mediciones en optoacopladores. Modo de operación de indicadores de LED e indicadores LCD. Mediciones en indicadores de LED de siete segmentos. Mediciones en indicadores LCD de siete segmentos.

Funciones lógicas y almacenadores de señales.

Funciones básicas de las operaciones lógicas. Circuitería de elementos de operaciones lógicas. Análisis de circuitos combinacionales lógicos. Determinación de tablas de verdad, ecuaciones funcionales y diagramas señal-tiempo. Síntesis de circuitos combinacionales lógicos. Almacenadores de señales. Flip-flops tipo RS. Flip-flops tipo D. Flip-flops tipo JK.

Tlristores.

Proceso de disparo. Determinación de la tensión de disparo UGT y de la corriente de mantenimiento /H. Modo de operación en onda completa. Impulso de disparo con circuito integrado. Control de fase con tiristores. Modo de operación del control de fase. Influencia de la resistencia de carga sobre el ángulo de flujo de corriente. Control de tiristores en circuito antiparalelo con transformador de impulsos. Modo de operación del control de fase con triac. Aclaraciones acerca de los ejemplos de preguntas para el examen práctico. al final del curso II. Ejemplos para preguntas de exámenes.

ANEXO.

Determinación de valores característicos del circuito base. Determinación de valores característicos de un amplificador LF de dos etapas. Determinación de valores característicos de la primera etapa. ADeterminación de valores característicos de la segunda etapa (transistor-amplificador). Comparación de los datos característicos de las dos etapas del amplificador. Determinación de la amplificación total Afito{. Determinación de las frecuencias de corte f*C y r*cj. Determinación dinámica de las curvas características del transistor. Determinación dinámica de las curvas características de salida de transistores NPN. Determinación dinámica de las curvas características de salida de transistores PNP. Determinación dinámica de las curvas características de salida de FETs de juntura. Determinación dinámica de las curvas características de entrada de FETs de juntura.