Electronica Del Dispositivo Al Sistema

191 Pages·3.498 MB·Spanish

by  Calomarde Palomino Antonio

Primera edición: febrero de 2000
© Antonio Calomarde, 2000
© Edicions UPC, 2000
Edicions de la Universitat Politècnica de Catalunya, SL
Jordi Girona Salgado 31, 08034 Barcelona
Tel.: [phone] Fax: [phone]
Edicions Virtuals: www.edicionsupc.es
e-mail: [email protected]
Producció: CPDA
Av. Diagonal 647, ETSEIB, 08028 Barcelona
Depósito legal: B-2814-2000
ISBN: 84-8301-385-1
Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del copyright, bajo las san-
ciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o
procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares
de ella mediante alquiler o préstamo públicos, así como la exportación e importación de ejemplares para
su distribución y venta fuera del ámbito de la Unión Europea.
Índice
Física del estado sólido......................................................................................1
Unión PN..........................................................................................................13
Transistor bipolar..............................................................................................27
Transistor MOS................................................................................................41
Aplicación con diodos.......................................................................................53
Aplicaciones con BJT.......................................................................................69
Aplicaciones con MOS...................................................................................101
Respuesta frecuencial de los amplificadores.................................................123
Amplificadores multietapa..............................................................................139
Amplificador Operacional...............................................................................155
Realimentación...............................................................................................177
D
D
F D 1
QL F 1-
y \
L a
U
W Q ci
F Q n
H e
(O (cid:29) z r
X a
R p
s
U n
O
a
G WD r
T
F
W
L HD
O
y O&
(
VQ (cid:3)H(cid:3)
D
(cid:3)y H G
R L
U
G (cid:3)
L HD
G
F
U
\F
D
DF
QL
P Q
WX L
V JF
R
G
H Qq
O
Q D W
(
(cid:3)
L
O & O
R ¶
H R
G
(cid:3)
G& (cid:17)(cid:3)3
$
W
(cid:3)
(cid:3)(cid:3) QW
D
D
H s
l
a
F W u
P
t
L r
i
L V V

V DU ns
o
WH ci
t
U di
) Y E
D

,
e
L d
S
Q r
a
m
H
8 o
l
a
’
C

.
A

©
(OHFWUyQLFD
&DUDFWHUtVWLFDV(cid:3)GH(cid:3)ORV(cid:3)6HPLFRQGXFWRUHV
• 6HPLFRQGXFWRU(cid:3)LQWUtQVHFR(cid:29)(cid:3)60&(cid:3)SXUR(cid:3)(cid:11)6L(cid:15)(cid:3)*H(cid:15)(cid:3)*D$V(cid:12)
– %DQGD(cid:3)GH(cid:3)YDOHQFLD(cid:29)(cid:3)(cid:23)(cid:3)HOHFWURQHV(cid:17)
• &DUDFWHUtVWLFDV(cid:3)D(cid:3)(cid:19)(cid:158)(cid:3).
– &DGD(cid:3)iWRPR(cid:3)HVWi(cid:3)URGHDGR(cid:3)GH(cid:3)(cid:23)(cid:3)HOHFWURQHV(cid:3)(cid:11)H(cid:16)(cid:12)(cid:17)
– /RV(cid:3)(cid:23)(cid:3)H(cid:16)(cid:3)GH(cid:3)OD(cid:3)EDQGD(cid:3)GH(cid:3)YDOHQFLD(cid:3)HVWiQ(cid:3)FRPSDUWLGRV(cid:3)FRQ(cid:3)ORV(cid:3)iWRPRV
YHFLQRV(cid:17)
– &DGD(cid:3)SDU(cid:3)GH(cid:3)H(cid:16)(cid:3)FRPSDUWLGRV(cid:3)IRUPDQ(cid:3)XQ(cid:3)HQODFH(cid:3)FRYDOHQWH(cid:17)
– 7RGRV(cid:3)ORV(cid:3)H(cid:16)(cid:3)HVWiQ(cid:3)HQ(cid:3)OD(cid:3)EDQGD(cid:3)GH(cid:3)YDOHQFLD(cid:3)(cid:11)%9(cid:12)(cid:17)
+4 +4 +4
(VTXHPD(cid:3)ELGLPHQVLRQDO
+4 +4 +4
60&(cid:3)D(cid:3)(cid:19)(cid:158).
+4 +4 +4
© A. Calomarde, Edicions Virtuals Transparencia 1-2
(OHFWUyQLFD
*HQHUDFLyQ(cid:3)GH(cid:3)SDUHV(cid:3)HOHFWUyQ(cid:16)KXHFR
+4 +4 +4 +4 +4 +4
e-
h+
+4 +4 +4 +4 +4 +4
+4 +4 +4 +4 +4 +4
7(cid:3)!(cid:3)(cid:19)(cid:158).
• $(cid:3)7(cid:3)!(cid:3)(cid:19)(cid:158)(cid:3).(cid:3)HO(cid:3)H(cid:16)(cid:3)VDOWD(cid:3)D(cid:3)OD(cid:3)EDQGD(cid:3)GH(cid:3)FRQGXFFLyQ(cid:17)
• /D(cid:3)FRQGXFFLyQ(cid:3)VH(cid:3)SURGXFLUi(cid:3)SRU(cid:29)
– H(cid:16)(cid:3)HQ(cid:3)OD(cid:3)EDQGD(cid:3)GH(cid:3)FRQGXFFLyQ(cid:17)
– K(cid:14)(cid:3)HQ(cid:3)OD(cid:3)EDQGD(cid:3)GH(cid:3)YDOHQFLD(cid:17)
w Nº de electrones en la BC = Nº de huecos en la BV
© A. Calomarde, Edicions Virtuals Transparencia 1-3
(OHFWUyQLFD
0RYLPLHQWR(cid:3)GHO(cid:3)KXHFR
+4 +4 +4 +4 +4 +4
h+
+4 +4 +4 +4 +4 +4
h+
+4 +4 +4 +4 +4 +4
• 3XHGH(cid:3)FRQVLGHUDUVH(cid:3)HO(cid:3)PRYLPLHQWR(cid:3)GHO(cid:3)K(cid:14)(cid:3)GHELGR(cid:3)D
OD(cid:3)WUDQVIHUHQFLD(cid:3)GH(cid:3)OD(cid:3)LRQL]DFLyQ(cid:3)D(cid:3)RWUR(cid:3)iWRPR(cid:15)(cid:3)D
FDXVD(cid:3)GHO(cid:3)VDOWR(cid:3)GHO(cid:3)H(cid:16)(cid:17)
© A. Calomarde, Edicions Virtuals Transparencia 1-4
(OHFWUyQLFD
60&(cid:3)H[WUtQVHFRV
• 60&(cid:3)LQWUtQVHFR(cid:29)(cid:3)60&(cid:3)FULVWDOLQR(cid:3)VLQ(cid:3)LPSXUH]DV(cid:17)
• 60&(cid:3)H[WUtQVHFR(cid:29)(cid:3)60&(cid:3)FULVWDOLQR(cid:3)HQ(cid:3)HO(cid:3)TXH(cid:3)VH(cid:3)KDQ
LQWURGXFLGR(cid:3)LPSXUH]DV(cid:3)GH(cid:3)XQD(cid:3)IRUPD(cid:3)FRQWURODGD(cid:17)
,PSXUH]DV(cid:3)JUXSR(cid:3),,,(cid:29)(cid:3)60&(cid:3)WLSR(cid:3)3 ,PSXUH]DV(cid:3)JUXSR(cid:3)9(cid:29)(cid:3)60&(cid:3)WLSR(cid:3)1
(cid:16)%(cid:15)(cid:3)$O(cid:15)(cid:3),Q(cid:15)(cid:3)*D(cid:17) (cid:16)3(cid:15)(cid:3)$V(cid:15)(cid:3)6E(cid:17)
(cid:16)0D\RU(cid:3)Q~PHUR(cid:3)GH(cid:3)KXHFRV(cid:3)‡OLEUHV·(cid:17) (cid:16)0D\RU(cid:3)Q~PHUR(cid:3)GH(cid:3)HOHFWURQHV(cid:3)HQ(cid:3)%&
© A. Calomarde, Edicions Virtuals Transparencia 1-5
(OHFWUyQLFD
60&(cid:3)H[WUtQVHFRV
Tipo N Tipo P
+4 +4 +4 +4 +4 +4
+4 +5 +4 +4 +3 +4
+4 +4 +4 +4 +4 +4
Q(cid:158)(cid:3)HOHFWURQHV(cid:3)OLEUHV(cid:3) (cid:3),RQL]DFLyQ(cid:3)LPSXUH]DV(cid:3)(cid:14)(cid:3)5RWXUD Q(cid:158)(cid:3)HOHFWURQHV(cid:3)OLEUHV(cid:3) (cid:3)5RWXUD(cid:3)HQODFHV(cid:3)FRYDOHQWHV(cid:17)
HQODFHV(cid:3)FRYDOHQWHV(cid:17)
Q(cid:158)(cid:3)KXHFRV(cid:3)OLEUHV(cid:3) (cid:3)5RWXUD(cid:3)HQODFHV(cid:3)FRYDOHQWHV(cid:17) Q(cid:158)(cid:3)KXHFRV(cid:3)OLEUHV(cid:3) (cid:3),RQL]DFLyQ(cid:3)LPSXUH]DV(cid:3)(cid:14)(cid:3)5RWXUD
HQODFHV(cid:3)FRYDOHQWHV(cid:17)
Q(cid:158)(cid:3)HOHFWURQHV(cid:3)OLEUHV(cid:3)!(cid:3)Q(cid:158)(cid:3)KXHFRV(cid:3)OLEUHV Q(cid:158)(cid:3)HOHFWURQHV(cid:3)OLEUHV(cid:3)(cid:31)(cid:3)Q(cid:158)(cid:3)KXHFRV(cid:3)OLEUHV
© A. Calomarde, Edicions Virtuals Transparencia 1-6
(OHFWUyQLFD
5HODFLyQ(cid:3)HQWUH(cid:3)FRQFHQWUDFLRQHV
HQ(cid:3)HTXLOLEULR(cid:3)GH(cid:3)ORV(cid:3)SRUWDGRUHV
• /H\(cid:3)GH(cid:3)DFFLyQ(cid:3)GH(cid:3)PDVDV
» Q(cid:3) (cid:3)FRQFHQWUDFLyQ(cid:3)GH(cid:3)HOHFWURQHV(cid:3)OLEUHV(cid:15)(cid:3)Q(cid:158)(cid:3)HOHFWURQHV(cid:18)YROXPHQ
» S(cid:3) (cid:3)FRQFHQWUDFLyQ(cid:3)GH(cid:3)KXHFRV(cid:3)OLEUHV(cid:15)(cid:3)Q(cid:158)(cid:3)KXHFRV(cid:18)YROXPHQ
– $(cid:3)XQD(cid:3)WHPSHUDWXUD(cid:3)GDGD(cid:3)OD(cid:3)JHQHUDFLyQ(cid:3)GH(cid:3)SRUWDGRUHV(cid:3)\(cid:3)OD
UHFRPELQDFLyQ(cid:3)VH(cid:3)SURGXFLUiQ(cid:3)D(cid:3)OD(cid:3)PLVPD(cid:3)YHORFLGDG
» /DV(cid:3)FRQFHQWUDFLRQHV(cid:3)Q(cid:3)\(cid:3)S(cid:3)VH(cid:3)PDQWHQGUiQ(cid:3)FRQVWDQWHV(cid:3)HQ(cid:3)HO(cid:3)WLHPSR(cid:17)
– (Q(cid:3)XQ(cid:3)VHPLFRQGXFWRU(cid:3)LQWULQVHFR(cid:3)WHQGUHPRV(cid:29)
n = p = n
i
(cid:16)(cid:3)GRQGH(cid:3)QL(cid:3)HV(cid:3)OD(cid:3)FRQFHQWUDFLyQ(cid:3)GH(cid:3)H(cid:16)(cid:3)\(cid:3)K(cid:14)(cid:3)HQ(cid:3)XQ(cid:3)PDWHULDO(cid:3)LQWUtQVHFR(cid:17)
(cid:16)(cid:3)3XHGH(cid:3)GHPRVWUDUVH(cid:3)TXH(cid:29)
Q2(7)= $(cid:215) 73(cid:215) H- (JR .7
L
© A. Calomarde, Edicions Virtuals Transparencia 1-7
(OHFWUyQLFD
– 3DUD(cid:3)HO(cid:3)*H(cid:3)\(cid:3)HO(cid:3)6L(cid:29)
Q2(7)=3,1(cid:215) 1032(cid:215) 73(cid:215) H- 9100/7(cid:3)(cid:3)(cid:3)FP- 6(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:11)*H(cid:12)
L
Q2(7)=1,5(cid:215) 1033(cid:215) 73(cid:215) H- 14000/7(cid:3)(cid:3)(cid:3)FP- 6(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:11)6L(cid:12)
L
– 3XHGH(cid:3)GHPRVWUDUVH(cid:15)(cid:3)TXH(cid:3)SDUD(cid:3)FXDOTXLHU(cid:3)VHPLFRQGXFWRU(cid:3)VH
FXPSOH(cid:3)OD(cid:3)UHODFLyQ(cid:29)
Q(cid:215) S=Q2(7)
L
– TXH(cid:3)HV(cid:3)OD(cid:3)/(<(cid:3)’((cid:3)$&&,ˇ1(cid:3)’((cid:3)0$6$6(cid:17)
© A. Calomarde, Edicions Virtuals Transparencia 1-8
(OHFWUyQLFD
/H\(cid:3)GH(cid:3)QHXWUDOLGDG(cid:3)GH(cid:3)FDUJD
• 1RV(cid:3)LQGLFD(cid:3)TXH(cid:3)OD(cid:3)FDUJD(cid:3)QHWD(cid:3)HQ(cid:3)XQ(cid:3)FULVWDO(cid:3)HV(cid:3)QXOD(cid:17)
– $Vt(cid:3)VL(cid:3)VXSRQHPRV(cid:29)
{ N (cid:3)(cid:29)(cid:3)&RQFHQWUDFLyQ(cid:3)GH(cid:3)GRQDGRUHV(cid:3)(Donadores/volumen).
D
{ N (cid:3)(cid:29)(cid:3)&RQFHQWUDFLyQ(cid:3)GH(cid:3)DFHSWDGRUHV(cid:3)(Aceptadores/volumen).
A
{ n(cid:3)\(cid:3)p(cid:3)FRQFHQWUDFLyQ(cid:3)GH(cid:3)e-(cid:3)\(cid:3)h+.
– 7HQHPRV(cid:3)TXH(cid:29)
Total carga positiva = total carga negativa.
1 + S = 1 +Q
’ $
© A. Calomarde, Edicions Virtuals Transparencia 1-9
(OHFWUyQLFD
• $Vt(cid:3)WHQHPRV(cid:29)
– 6L(cid:3)N >> N (cid:15)(cid:3)HQWRQFHV(cid:3)n >> p(cid:3)(cid:11)60&(cid:3)WLSR(cid:3)Q(cid:12)(cid:17)
D A
Q2
Q» 1 (cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)S » L
’ 1
’
(cid:16)(cid:3)6L(cid:3)N >> N (cid:15)(cid:3)HQWRQFHV(cid:3)p >> n(cid:3)(cid:11)60&(cid:3)WLSR(cid:3)S(cid:12)(cid:17)
A D
Q2
S » 1 (cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)Q» L
$ 1
$
© A. Calomarde, Edicions Virtuals Transparencia 1-10
(OHFWUyQLFD
&RQGXFWLYLGDG(cid:3)HQ(cid:3)60&
V
E
A
L
– 6yOLGR(cid:3)HQ(cid:3)HO(cid:3)TXH(cid:3)H[LVWHQ(cid:29)(cid:3)H(cid:16)(cid:3)OLEUHV(cid:3)REHGHFHQ(cid:3)D(cid:3)XQ(cid:3)FDPSR(cid:3)HOpFWULFR(cid:17)
– /RV(cid:3)H(cid:16)(cid:3)OLEUHV(cid:3)VH(cid:3)PXHYHQ(cid:3)FRQ(cid:3)XQD(cid:3)YHORFLGDG(cid:3)PHGLD(cid:3)SURSRUFLRQDO(cid:3)DO(cid:3)FDPSR
(OpFWULFR(cid:17)
Y a (
GULIW
(cid:16)/ODPDUHPRV(cid:3)m(cid:3)(cid:11)PRYLOLGDG(cid:3)HQ(cid:3)cm2/V·s(cid:12)(cid:3)D(cid:3)OD(cid:3)FRQVWDQWH(cid:3)GH(cid:3)SURSRUFLRQDOLGDG(cid:29)
Y = m (
GULIW
© A. Calomarde, Edicions Virtuals Transparencia 1-11
(OHFWUyQLFD
– /D(cid:3)FRUULHQWH(cid:3)HV(cid:3)PRYLPLHQWR(cid:3)GH(cid:3)FDUJDV(cid:3)SRU(cid:3)XQLGDG(cid:3)GH(cid:3)WLHPSR(cid:29)
&DQWLGDG(cid:3)GH(cid:3)FDUJD T(Q(cid:215) YROXPHQ) T(Q(cid:215) $(cid:215) /)
, ” = = =T(cid:215) Q(cid:215) $(cid:215) Y
W W W GULIW
(cid:16)<(cid:3)OD(cid:3)GHQVLGDG(cid:3)GH(cid:3)FRUULHQWH(cid:29)
, 9
- = =T(cid:215) Q(cid:215) Y =T(cid:215) Q(cid:215) m (cid:215) ( =T(cid:215) Q(cid:215) m (cid:215)
$ GULIW H H /
(cid:16)/D(cid:3)GHQVLGDG(cid:3)GH(cid:3)FRUULHQWH(cid:3)HV(cid:3)SURSRUFLRQDO(cid:3)D(cid:29)
(cid:16)(cid:3)/D(cid:3)GHQVLGDG(cid:3)GH(cid:3)FDUJD(cid:17)
(cid:16)(cid:3)/D(cid:3)PRYLOLGDG(cid:3)GH(cid:3)ORV(cid:3)SRUWDGRUHV(cid:17)
(cid:16)6L(cid:3)UHODFLRQDPRV(cid:3)HO(cid:3)UHVXOWDGR(cid:3)DQWHULRU(cid:3)FRQ(cid:3)OD(cid:3)OH\(cid:3)GH(cid:3)2KP(cid:29)(cid:3), (cid:3)9(cid:18)5(cid:29)
1 /
5=
T(cid:215) Q(cid:215) m $
H
/
<(cid:3)FRPSDUDQGR(cid:3)FRQ 5=r WHQHPRV(cid:3)TXH(cid:29)
$
1 1
r = ”
T(cid:215) Q(cid:215) m s
H
© A. Calomarde, Edicions Virtuals Transparencia 1-12
(OHFWUyQLFD
– 3DUD(cid:3)REWHQHU(cid:3)OD(cid:3)FRQGXFWLYLGDG(cid:3)HQ(cid:3)XQ(cid:3)VHPLFRQGXFWRU(cid:3)WHQGUHPRV
TXH(cid:3)WHQHU(cid:3)HQ(cid:3)FXHQWD(cid:3)OD(cid:3)FRQGXFWLYLGDG(cid:3)GH(cid:3)KXHFRV(cid:3)\(cid:3)HOHFWURQHV(cid:29)
» (cid:3)s (cid:3)= conductividad del electrón.
H
» (cid:3)s (cid:3)= conductividad del hueco.
K
– $VLPLVPR(cid:3)SDUD(cid:3)OD(cid:3)PRYLOLGDG(cid:29)
» (cid:3)m (cid:3)= movilidad del electrón.
H
» (cid:3)m (cid:3)= movilidad del hueco.
K
– 3RU(cid:3)OR(cid:3)TXH(cid:3)SRGUHPRV(cid:3)HVFULELU(cid:3)SDUD(cid:3)XQ(cid:3)VHPLFRQGXFWRU(cid:29)
- =(s +s )(
H K
- =T(Qm +m )(
H K
– $Vt(cid:3)OD(cid:3)FRQGXFWLYLGDG(cid:3)HQ(cid:3)XQ(cid:3)VHPLFRQGXFWRU(cid:3)VHUi(cid:29)
s =T(Qm +m )
H K
– 3DUD(cid:3)ORV(cid:3)60&(cid:3)PiV(cid:3)XWLOL]DGRV(cid:29)
(cid:236) m =2,1(cid:215)1097- 2,5 para 160º. <7 <400º.
6LOLFLR(cid:237) H
(cid:238) m =2,3(cid:215)1097- 2,7 para 150º. <7 <400º.
H
(cid:236) m =4,9(cid:215)1077-1,66 para 100º. <7 <300º.
*HUPDQLR(cid:237) H
(cid:238) m =1,05(cid:215)1097- 2,33 para 125º. <7 <300º.
H
© A. Calomarde, Edicions Virtuals Transparencia 1-13