Electrónica Física y Modelos de Circuitos de Transistores

1 Dispositivos semiconductores de unión
1.0 Introducción
1.1 Diodos de unión
1.2 Transistores de unión
2 Funcionamiento físico de los diodos de unión pn
2.0 El diodo de unión pn abrupta
2.1 Unión pn en equilibrio
2.1.1 Barrera de potencial en el equilibrio
2.1.2 Capa de carga espacial y regiones neutras
2.2 Efecto de una tensión de polarización en la unión pn
2.2.1 Variaciones en la capa de carga espacial
2.2.2 Variaciones en las regiones neutras
2.2.3 Un método de estudio
2.3 Análisis de la capa de carga espacial
2.3.1 Descripción cuantitativa de la capa de carga espacial
2.3.2 La aproximación del vaciamiento
2.3.3 Concentración de portadores en los bordes de la capa de carga espacial
2.4 Uniones pn graduales
Problemas

3 Comportamiento en c.c. de los diodos de unión pn
3.0 El diodo de unión pn idealizado
3.1 Distribución y circulación de las cargas en el diodo idealizado
3.2 Distribución y circulación de los portadores minoritarios
3.2.1 Ecuación de difusión de los portadores minoritarios
3.2.2 Solución de la ecuación de difusión
3.3 Ecuación del diodo de unión pn idealizado
3.3.1 Corriente de saturación
3.3.2 Características gráficas del diodo
3.3.3 Conductancia para señales de pequeña amplitud del diodo con polarización directa
3.3.4 Dependencia de la temperatura de las características del diodo idealizado
3.4 Distribuciones y corrientes de los portadores mayoritarios
Problemas

4 Otros efectos en los diodos de unión pn
4.0 Limitaciones del modelo idealizado
4.1 Caída de tensión en las regiones neutras
4.2 Generación y recombinación de portadores en la capa de carga espacial
4.3 Divergencias respecto a la corriente inversa de saturación
4.4 Disrupción en la unión
4.4.1 Teoría de la multiplicación en alud
4.4.2 Disrupción de Zener
4.5 Contactos óhmicos
4.6 Recombinación superficial en los diodos de base delgada
Referencia bibliográfica
Problemas

5 Comportamiento dinámico de los diodos de unión pn
5.0 Efectos dinámicos en los diodos
5.1 Dinámica de los portadores minoritarios en exceso
5.2 Transitorios de conmutación del diodo de unión
5.2.1 Transitorio de cierre
5.2.2 Transitorio de corte
5.3 Comportamiento del diodo de unión con señales sinusoidales de poca amplitud
5.4 Cambios dinámicos en la carga almacenada en la capa de carga espacial
Referencia bibliográfica
Problemas

6 Modelos con constantes localizadas para los diodos de unión
6.0 Introducción
6.1 Modelo con constantes localizadas para un diodo de unión
6.1.1 Distribución y movimiento de portadores en la región neutra
6.1.2 Ejemplo ilustrativo
6.1.3 Representación con constantes localizadas de la capa de carga espacial de una unión pn
6.1.4 Modelo completo para el diodo de unión
6.2 Empleo del modelo con constantes localizadas
Referencias bibliográficas
Problemas

7 Estructura y funcionamiento de los transistores
7.0 Introducción
7.1 Funcionamiento del transistor en el modo activo
7.1.1. Distribuciones de los portadores minoritarios
7.1.2 Composición de las corrientes en los terminales
7.2 El transistor como amplificador
7.3 Modelos de circuito activados por corriente
7.4 Modelo dinámico de circuito para señales de poca amplitud
Problemas

8 Modelos de transistor para señales de poca amplitud
8.0 Introducción
8.1 Tensión de señal en el colector y modulación de la anchura de la base
8.1.1 Efecto de la modulación de la anchura de la base sobre la concentración de los portadores minoritarios
8.1.2 Cálculo de yi e yf
8.1.3 Cálculo de yo e yr
8.1.4 Representación por un modelo de circuito
8.1.5 Excitaciones exponenciales
8.2 Resistencia de base-señal continua de gran amplitud
8.3 Efectos de la resistencia de base en las señales de poca amplitud
8.3.1 Resistencia de base a baja frecuencia
8.3.2 Fenómenos de la resistencia de base a frecuencias elevadas
8.4 Modelos para señales de poca amplitud que incluyen la capacidad de la carga espacial
8.4.1 Transistores cuya contaminación de la base no es uniforme
8.4.2 Determinación de los parámetros del modelo de circuito
Referencias bibliográficas
Problemas

9 Modelo de Ebers-Moll para la característica tensión-intensidad de un transistor
9.0 Funcionamiento no lineal del transistor
9.1 Comportamiento interno en c.c. del transistor idealizado
9.1.1 Efecto de las tensiones aplicadas sobre las concentraciones de portadores en exceso
9.1.2 Distribuciones de las concentraciones de portadores en exceso
9.1.3 Dependencia entre las intensidades de corriente en los terminales y la tensión
9.1.4 Modelo idealizado de dos diodos
9.2 Características volt-ampere en c.c.
9.2.1 Características en base común
9.2.2 Características en emisor común
9.3 Regiones de funcionamiento
9.3.1 Región de corte
9.3.2 Región normal
9.3.3 Región inversa
9.3.4 Región de saturación
9.4 Efectos de una base gradual en el comportamiento con señales de gran amplitud
Referencias bibliográficas
Problemas

10 Modelos de transistor para conmutaciones dinámicas
10.0 Introducción
10.1 Ideas básicas: Definición según la carga de las propiedades del dispositivo y regulación de la carga
10.2 Modelo de transistor de dos localizaciones
10.2.1 Relación entre el modelo de dos localizaciones y los modelos en c.c. del Capítulo 9
10.3 Condiciones de validez del modelo de dos localizaciones y de las ecuaciones de regulación de la carga
10.3.1 Modelo de representación de los transistores de base gradual
10.4 Ejemplo de utilización del modelo con constantes localizadas para los cálculos en el transitorio
10.4.1 Comportamiento en la región activa, considerando solamente inyección directa
10.4.2 Comportamiento en la región de saturación
10.5 Representación del almacenamiento de carga en las capas de carga espacial
10.6 Almacenamiento de carga en el colector y en las regiones lejanas de la base
10.6.1 Almacenamiento en la región colectora
10.6.2 Almacenamiento de carga en las regiones lejanas de la base
Referencias bibliográficas
Problemas

APÉNDICE A Estudio más detallado de la capa de carga espacial de una unión pn
A.0 Introducción
A.1 Capa de carga espacial en equilibrio
A.2 Cambios producidos por una tensión de polarización

APÉNDICE B El campo eléctrico en las regiones neutras de una unión pn
B.1 Campo eléctrico
B.2 Carga espacial