Dispositivos Electronicos

DISPOSITIVOS ELECTRONICOS
 Rodolfo N. Selva

El autor se interna en los conocimientos de la física del estado sólido. Luego partiendo de ella aborda el estudio de los dispositivos 
electrónicos. 
Su dilatada experiencia como profesor le permite presentar cada tema desde una visión particular. De esta manera pretende que el alumno capte fácilmente la esencia de los mismos. Los temas que se desarrollan no son simples y su mayor dificultad radica en el encadenamiento que cada capítulo tiene con el anterior. 

En los primeros se desarrollan temas fundamentales de conocimiento imprescindible para comprender cabalmente el funcionamiento de los distintos dispositivos. Luego aborda el entendimiento de las junturas y de los diodos. Más adelante se interna en el conocimiento del transistor bipolar, en todos sus aspectos, en señales débiles, en señales fuertes y en conmutación. 
Continúa con los transistores de efecto de campo FET y completa con el estudio de la "optoelectrónica" incluyendo el análisis de las hétero-junturas y de los materiales semiconductores compuestos.

INDICE

• CAPITULO 1 La estructura de los sólidos
• CAPITULO 2 Conducción en los semiconductores
• CAPITULO 3 Otros procesos electrónicos
• CAPITULO 4 Concentración de portadores en las bandas
• CAPITULO 5 Junturas "p-n"
• CAPITULO 6 Distintos tipos de diodos
• CAPITULO 7 Dinámica del diodo de juntura
• CAPITULO 8 Transistores bipolares
• CAPITULO 9 El transistor en señales débiles Modelos del transistor
• CAPITULO 10 Modelo de Giacoletto
• APÉNDICE 10 Modelo de Giacoletto (resolución detallada)
• CAPITULO 11 El transistor en señales fuertes Modelo de Ebers-Moll
• CAPITULO 12 Dinámica del transistor bipolar
• CAPITULO 13 El transistor de efecto de campo
• CAPITULO 14 Aplicaciones de los FET
• CAPITULO 15 Dispositivos detectores de luz
• CAPITULO 16 Dispositivos emisores de luz

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Indice General

• CAPITULO 1 La estructura de los sólidos. La tabla periódica de Mendeleiev. Estados de la materia. Gases. Sólidos Estructura cristalina. Materiales semiconductores. Estructura cristalina del semiconductor(C; Si y Ge). El cristal semiconductor en equilibrio térmico. Diagramas atómicos de energía. Diagramas de energía para un cristal. Electrones y lagunas. Masa efectiva. Bandas de energía. Diagramas simplificados de bandas de energía. Tipos de semiconductores. Semiconductores intrínsecos. Semiconductores extrínsecos.
• CAPITULO 2 Conducción en los semiconductores. Corriente en los cristales. Concentración de portadores en un semiconductor. Generación y recombinación. Determinación de las concentraciones de portadores. Movilidad. Rozamiento viscoso, velocidad crítica. Coeficiente de rozamiento en los semiconductores. Variación de a con la temperatura. Resolución de la ecuación diferencial del movimiento. Conductividad. Variación de la conductividad con la temperatura.
• CAPITULO 3 Otros procesos electrónicos. Efecto Hall. INDICE. Introducción. Dinámica de las partículas cargadas dentro de campos eléctricos y magnéticos. Acción de un campo eléctrico sobre una pastilla semiconductora recorrida por corriente Consecuencias del efecto Hall. Inyección de portadores minoritarios. Recombinación de los excesos. Variación de los excesos con el tiempo. Difusión. Proceso de la difusión  Expresión matemática de la ley de la difusión. Ecuación de la difusión.
• CAPITULO 4 Concentración de portadores en las bandas. Funciones de distribución y funciones densidad de distribución. Estadística de Maxwell-Boltzman. Estadística de Fermi-Dirac. Concentración de portadores en las bandas. Medición de la energía de los estados dinámicos dentro de las bandas. Tamaño de un estado dinámico. Función de distribución de estados dentro de la banda de conducción. Concentración de electrones en la banda de conducción. Concentración de lagunas en la banda de valencia. Valor límite de contaminación para considerar a la misma diluida. Posición del nivel de Fermi en un semiconductor intrínseco. Posición del nivel de Fermi en los semiconductores extrínsecos. Relación entre la concentración de portadores "ni" y la temperatura para un semiconductor intrínseco. .
• CAPITULO 5 Junturas "p-n". Introducción  Tipos de juntura. Aleación. Difusión. Funcionamiento de la juntura. Formación de la zona de juntura. Diagramas de carga. Diagramas de campo eléctrico y de potencial electrostático. Relaciones entre carga, campo y potencial. Aproximación del vaciamiento. Diagramas de carga, campo y potencial. Existencia real del potencial de juntura. Diagramas de energía. Determinación de la diferencia de potencial de juntura. Característica tensión-corriente de la juntura. La juntura en equilibrio térmico. La juntura fuera de equilibrio. Relación tensión-corriente en una juntura.
• CAPITULO 6 Distintos tipos de diodos. El diodo de juntura "p-n". Dependencia de la característica V-I con la temperatura. Resistencia del diodo. Recombinación en la zona de carga espacial. Conducción superficial en el diodo. Ruptura en la juntura p-n con polarización inversa. Contactos. Contacto metal-metal. Contacto metal-semiconductor. Diodo Schottky. Contactos óhmicos metal-semiconductor.
• CAPITULO 7 Dinámica del diodo de juntura. Introducción. Capacidades del diodo de juntura. Capacidad de juntura o de transición. Diodos de capacidad variable Varactores o Varicaps. Capacidad de difusión. Ecuación de control de cargas del diodo. Carga almacenada en polarización inversa. Corriente producida por la variación de las cargas. Validez de la ecuación de control de cargas. El diodo en conmutación. Diodo en conmutación a través de un circuito sin resistencia. Diodo en conmutación a través de un circuito con resistencia.
• CAPITULO 8 Transistores bipolares. Introducción. Principios de funcionamiento del transistor de juntura. Diagramas de corriente en una juntura "p-n". Efecto transistor. Polarización de la juntura de salida "base-colector". El transistor como amplificador. Configuración de base común. Configuración de emisor común. Configuración de colector común.
• CAPITULO 9 El transistor en señales débiles Modelos del transistor. Modelos externos. Parámetros "admitancia". Parámetros "impedancia". Parámetros 'híbridos". Otros parámetros. Relaciones entre parámetros. Modelo para el transistor bipolar. Nomenclatura de los parámetros "h" para el transistor. Nomenclatura de los parámetros según la configuración elegida. Ganancia de corriente del transistor con salida en cortocircuito. Aplicación de los parámetros "h" a la resolución de un circuito. Ganancia de corriente. Ganancia de tensión. Ganancia de potencia. Resistencia de entrada. Resistencia de salida. Variación de los parámetros en función de la polarización y de la temperatura. APÉNDICE Relación exacta entre a y p. A en función de P A. P en función de a. CAPITULO 10 Modelo de Giacoletto. Introducción. Determinación de los parámetros de Giacoletto. Variación de IC en función de la variación de VBE para VCE constante. Variación de IB en función de la variación de VBE para VCE constante. Variación de IC en función de la variación de VCE para VBE constante. Variación de IB en función de la variación de VCE para VBE constante. Circuito completo de Giacoletto para el transistor ideal. Modelo de Giacoletto para el transistor real. Variación de los parámetros con la polarización del transistor. Circuito de Giacoletto según la frecuencia de trabajo. Variación de P con la frecuencia. . APÉNDICE 10 Modelo de Giacoletto (resolución detallada). Configuración de base común. Variación de/c en función de la variación de VEB para VCB constante. Variación de IE en función de la variación de VEB para VCB constante. Variación de Ic en función de la variación de VCB para VEB constante. Variación de IE en función de la variación de VCB para VEB constante. Determinación de las componentes del circuito equivalente para "base común". Configuración de emisor común. Variación de IB y de IC en función de la variación de VEB para VCB constante. Variación de IB y de IC en función de la variación de VQE para VBE constante. Determinación de las componentes del circuito equivalente para "emisor común". Modelo de Giacoletto para el transistor real en emisor común. Modelo de Giacoletto real para base común. Ganancia de corriente con salida en cortocircuito (a). Configuración de colector común. Variación de IB y de IC en función de la variación de VBC con VEC constante. Variación de IB y de IC en función de la variación de VEC con VBC constante. Determinación de los parámetros del circuito de Giacoletto para "colector común". Modelo real de Giacoletto para colector común. Análisis del modelo en colector común. Ganancia de corriente en cortocircuito (y).
• CAPITULO 11 El transistor en señales fuertes Modelo de Ebers-Moll. Ecuaciones de Ebers-Moll. Funcionamiento directo. Funcionamiento inverso. Modelo de Ebers-Moll para el transistor. Parámetros IES', ICS. Modos de trabajo del transistor. Modelo de Ebers-Moll para el transistor en saturación. Modelo de Ebers-Moll para el transistor en el modo activo. Modelo de Ebers-Moll para el transistor en el modo inverso. Modelo de Ebers-Moll para el transistor al corte. Características del transistor. Configuración de base común. Configuración de emisor común. Modulación del ancho de la base.
• CAPITULO 12 Dinámica del transistor bipolar. Parámetros de control de cargas del transistor. Ecuaciones de control de cargas. El transistor en conmutación. Conmutación en el transistor en "modo activo". Reducción de los tiempos de crecimiento y de decrecimiento. Condensador en paralelo con la resistencia de base RB. Conmutación en el transistor en saturación. El transistor Schottky. . APÉNDICE  Relaciones entre los parámetros de control de control de cargas. Emisor y colector con diferentes contaminaciones. Asimetría constructiva del transistor. . APÉNDICE  Ecuación de saturación. Solución de la ecuación de saturación. Transitorio de conexión. Transitorio de desconexión.
• CAPITULO 13 El transistor de efecto de campo. Transistor de efecto de campo de juntura. Modulación de la conductancia del canal. Características de salida del JFET. MES FET. Transistor de efecto de campo de compuerta aislada. MOS FET de canal inducido (acumulación). MOS FET de canal permanente (agotamiento). Protección de compuerta en los MOS FET. MOS FETs de potencia.
• CAPITULO 14 Aplicaciones de los FET. El FET como amplificador. Configuraciones circuitales. Polarización del FET en fuente común. Modelos del FET para señales débiles. Amplificadores FET para señales fuertes. El FET como dispositivo de memoria. Transistores complementarios o CMOS. Dispositivo de memoria no volátil.
• CAPITULO 15Dispositivos detectores de luz. Fotoconductores. Fotodiodos. Juntura iluminada. Fotodiodos de juntura "p-n". Fotodiodos de juntura "metal-semiconductor". Fotodiodos de heterojuntura. Fototransistores. Celdas solares. Rendimiento de una celda solar. Celdas solares de juntura "p-n". Celdas solares con heterojuntura "p-n". . APÉNDICE  Semiconductores compuestos. Estructura cristalina. Diagramas de banda de los semiconductores compuestos Al Semiconductores compuestos extrínsecos. APÉNDICE Heterojunturas. Aplicación de las heterojunturas. 
• CAPITULO 16 Dispositivos emisores de luz. Introducción. Transiciones radiantes. Diodos emisores de luz (LED). Materiales utilizados para fabricar un LED. LEDs visibles. Aplicaciones de los LEDs. LEDs infrarrojos. Dispositivos LASER con semiconductores. El proceso de clasificación. Estructura básica de un láser de juntura. LASER de doble heterojuntura (DH). .