FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA FÍSICA Y MICROELECTRÓNICA

ÍNDICE

PRÓLOGO

I. SEMICONDUCTORES

1.1. CLASIFICACION DE LOS MATERIALES DESDE EL PUNTO DE VISTA ELECTRICO

1.2. ESTRUCTURA ELECTRONICA DE LOS MATERIALES SOLIDOS

1.3. CONDUCTORES, SEMICONDUCTORES Y AISLANTES

1.4. SEMICONDUCTORES INTRINSECOS

1.4.1 Portadores de carga: concepto de hueco

1.4.2 Interpretación del esquema de bandas de energía.

1.4.3 Fenómenos de conducción

1.4.4 Fenómenos de excitación de portadores

1.5. SEMICONDUCTORES EXTRINSECOS

1.5.1 Semiconductor tipo n

1.5.2 Semiconductor tipo p

1.6. LEY DE ACCION DE MASAS

CUESTIONES Y PROBLEMAS

II. PROCESOS DE TRANSPORTE DE CARGA EN SEMICONDUCTORES

2.1. CALCULO DE LA CONCENTRACION DE PORTADORES A LA TEMPERATURA AMBIENTE

2.2. EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA CONCENTRACION DE PORTADORES

2.2.1 Distribución en energía de los portadores

2.2.2 Cálculo de la concentración de portadores

2.2.3 Concentración de portadores intrínsecos

2.3. DETERMINACION DEL NIVEL DE FERMI EN UN SEMICONDUCTOR

2.4. PROCESOS DE CONDUCCION EN SEMICONDUCTORES

2.5. PROCESOS DE DIFUSION

2.5.1 Semiconductores con dopaje no uniforme: curvatura de las bandas de energía

2.5.2 Constancia del nivel de Fermi

2.6. PROCESOS DE INYECCION DE PORTADORES

2.6.1 Tiempo de vida de los portadores

2.6.2 Longitud de difusión

CUESTIONES Y PROBLEMAS

III. DIODOS SEMICONDUCTORES: UNION P-N

3.1. LA UNION P-N

3.1.1 Comportamiento de la unión p-n sin polarización externa

3.1.2 La unión p-n polarizada con un voltaje externo

3.2. VARIACION DEL VOLTAJE EN LA REGION DE CARGA ESPACIAL

3.3. CALCULO DE LA CORRIENTE A TRAVES DE LA UNION P-N

3.3.1 Concentración de portadores cuando no hay voltaje aplicado (V=0)

3.3.2 Concentración de portadores con un voltaje externo aplicado (V¹0)

3.3.3 Cálculo de la corriente

3.3.4 Régimen de ruptura

3.4. CURVA CARACTERISTICA INTENSIDAD-VOLTAJE DEL DIODO

3.5. CAPACIDAD ASOCIADA A LA UNION

3.5.1 Carga acumulada en la región de carga espacial

3.5.2 Carga acumulada en las regiones neutras

3.5.3 Tiempo de conmutación del diodo (*)

CUESTIONES Y PROBLEMAS

IV. CONTACTOS METAL-SEMICONDUCTOR

4.1. CONTACTO BARRERA O RECTIFICANTE

4.1.1 Diagramadeenergíaantesdeformarelcontacto:Función de trabajo y afinidad electrónica

4.1.2 Forrnación del contacto

4.2. CONTACTO OHMICO

4.3. CURVA CARACTERISTICA I-V DE LA UNION METAL-SEMICONDUCTOR

4.3.1 Contacto barrera

4.3.2 Contacto óhmico

4.4. INFLUENCIA DE LOS ESTADOS SUPERFICIALES (*)

4.5. MEDIDA DE LA ALTURA DE LA BARRERA DE CONTACTO

4.6. APLICACIONES DE LOS CONTACTOS METAL-SEMICONDUCTOR

4.6.1 Diodos Schottky

4.6.2 Contactos óhmicos para terminales de salida

CUESTIONES Y PROBLEMAS

V. APLICACIONES DE LOS DIODOS SEMICONDUCTORES

5.1. EL DIODO COMO ELEMENTO RECTIFICADOR

5.2. CIRCUITOS LIMITADORES

5.3. ESTABILIZADORES DE TENSION: DIODOS ZENER

5.4. DIODOS ESPECIALES (*)

5.4.1 Diodos inversos

5.4.2 Diodos túnel

5.4.3 Diodos de capacidad variable: varactores

5.4.4 Diodos p-i-n

5.5. DISPOSITIVOS OPTOELECTRONICOS

5.5.1 Fotoconductores (*)

5.5.2 Diodos detectores de radiación: Fotodiodos

5.5.3 Células solares

5.5.4 Diodos emisores de luz

5.5.5 Diodos láser

CUESTIONES Y PROBLEMAS

VI. TRANSISTORES BIPOLARES

6.1. TRANSISTORES BIPOLARES DE UNION: DESCRIPCION Y NOMENCLATURA

6.2. FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR

6.2.1 Operación en la región activa

6.2.2 Parámetros de diseño del transistor

6.2.3 Parámetros de funcionamiento como amplificador

6.3. CURVAS CARACTERISTICAS I-V DE LOS TRANSISTORES

6.3.1 Modelo de Ebers-Moll (*)

6.3.2 Curvas I-V para la configuración de base común

6.3.3 Curvas I-V para la configuración emisor común

6.4. EFECTO DE MODULACION DE LA ANCHURA DE LA BASE

6.5. COMPORTAMIENTO EN CORRIENTE ALTERNA: CIRCUITO EQUIVALENTE DEL TRANSISTOR PARA SEÑALES. PEQUEÑAS

6.5.1 Circuito equivalente en la configuración de base común

6.5.2 Circuito equivalente en la configuración de ern. común

6.6. COMPORTAMIENTO DEL TRANSISTOR FRENTE A PULSOS DE CORRIENTE (*)

CUESTIONES Y PROBLEMAS

VII. ESTRUCTURAS METAL-AISLANTE-SEMICONDUCTOR

7.1. LA ESTRUCTURA MOS IDEAL

7.2. POTENCIAL DE SUPERFICIE

7.3. CAPACITANCIA DE LA ESTRUCTURA MOS IDEAL

7.3.1 Cálculo de la carga acumulada

7.3.2 Capacidad de la estructura MOS ideal: Efecto de la tensión aplicada

7.4. DESVIACIONES DEL COMPORTAMIENTO IDEAL (*)

7.5 CONDENSADORES MOS Y DISPOSITIVOS DE ACOPLAMIENTO DE CARGA (CCD) (*)

CUESTIONES Y PROBLEMAS

VIII. TRANSISTORES DE EFECTO CAMPO (JFET, MESFET Y MOSFET)

8. 1. EL TRANSISTOR DE EFECTO CAMPO DE UNION (JFET)

8. 1. 1 Descripción del transistor

8.1.2 Comportamiento cualitativo del JFET

8.2. CALCULO DE LAS CARACTERISTICAS INTENSIDAD-VOLTAJE DEL JFET

8.3. CIRCUITO EQUIVALENTE DEL JFET PARA SEÑALES PEQUEÑAS(*)

8.4. EL TRANSISTOR DE UNION METAL-SEMICONDUCTOR (MESFET)

8.5. CURVAS CARACTERISTICAS INTENSIDAD-VOLTAJE DEL MESFET

8.6. TRANSISTORES METAL-OXIDO-SEMICONDUCTOR DE EFECTO CAMPO (MOSFET)

8.6.1 Estructura básica del MOSFET

8.6.2 Descripción cualitativa del funcionamiento del MOSFET

8.7. CALCULO DE LAS CARACTERISTICAS INTENSIDAD-VOLTAJE DEL MOSFET (*)

8.8. CIRCUITO EQUIVALENTE DEL MOSFET PARA SEÑALES PEQUEÑAS (*)

8.9. OTROS TIPOS DE MOSFET (*)

8.10 ASPECTOS TECNOLOGICOS DEL MOSFET

CUESTIONES Y PROBLEMAS

IX. APLICACION DE LOS TRANSISTORES COMO DISPOSITIVOS AMPLIFICADORES

9.1. CIRCUITOS AMPLIFICADORES

9.2. EL TRANSISTOR BIPOLAR COMO AMPLIFICADOR

9.2.1 Circuito amplificador de base común

9.2.2 Circuito amplificador de emisor común

9.3. DETERMINACION DEL PUNTO DE FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR EN EL CIRCUITO AMPLIFICADOR

9.3.1 Circuito de entrada: determinación de la corriente de base

9.3.2 Circuito de salida: Recta de carga estática

9.3.3 Circuito amplificador con una fuente de alimentación única

9.3.4 Acoplamiento de señales

9.3.5 Efecto de la resistencia de carga: Recta de carga dinámica

9.4. ESTABILIDAD DEL PUNTO DE TRABAJO

9.4.1 Circuito de polarización universal o autopolarización

9.4.2 Factores de estabilidad en el punto de trabajo (*)

9.5. AMPLIFICADORES CON TRANSISTORES DE EFECTO CAMPO DE UNION

9.6. AMPLIFICADORES CON TRANSISTORES TIPO MOSFET

9.7. RESPUESTA EN FRECUENCIA DE LOS AMPLIFICADORES

9.7.1 Región de bajas frecuencias

9.7.2 Región de altas frecuencias

CUESTIONES Y PROBLEMAS

X. OTROS TIPOS DE AMPLIFICADORES

10.1. AMPLIFICADORES DE POTENCIA

10.1.1 Criterios generales de diseño

10.1.2 Amplificador acoplado por transformador

10.2. EL AMPLIFICADOR "SEGUIDOR DE EMISOR" COMO ETAPA DE POTENCIA

10.3. OTROS TIPOS DE AMPLIFICADORES DE POTENCIA (OPERACION CLASE A, B y C)

10.3.1 Amplificador clase b de transistores complementarios . (amplificador tipo "push-pull")

10.3.2. Amplificadores sintonizados

10.4. CIRCUITO AMPLIFICADOR CON ENTRADA FLOTANTE: AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

10.5. AMPLIFICADORES MULTIETAPA 0 EN CASCADA (*) CUESTIONES Y PROBLEMAS

XI. AMPLIFICADORES REALIMENTADOS Y OPERACIONALES

11.1. AMPLIFICADORES REALIMENTADOS

11.2. CARACTERISTICAS DE LOS AMPLIFICADORES REALIMENTADOS

11.2.1 Distintas configuraciones del circuito de realimentación..

11.2.2 Estabilidad en la amplificación

11.2.3 Resistencia de entrada y de salida del amplificador realimentado

11.2.4 Efecto de la realimentación en la anchura de banda

11.3. EJEMPLOS DE CIRCUITOS AMPLIFICADORES REALIMENTADOS

11.4. AMPLIFICADORES OPERACIONALES

11.4.1 Características del amplificador operacional

11.4.2 Realimentación operacional: Concepto de tierra virtual

11.5. APLICACIONES DE LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES

11.5.1 Circuito amplificador sumador

11.5.2 Circuito amplificador restador

11.5.3 Circuito integrador

11.5.4 Circuito diferenciador

11.5.5 Circuito medidor de corriente

11.5.6 Circuito seguidor de voltaje

11.5.7 Circuito amplificador logarítmico

11.5.8 El amplificador instrumental (*)

11.5.9 Cálculo analógico mediante amplificadores operacionales

CUESTIONES Y PROBLEMAS

XII. ELECTRONICA DIGITAL

12.1. SISTEMA BINARIO

12.2. PUERTAS LOGICAS

12.3. ALGEBRA DE BOOLE

12.4. IMPLEMENTACION DE PUERTAS LOGICAS (*)

12.5. ALGUNOS EJEMPLOS DE CIRCUITOS DIGITALES

12.5.1. Circuito sumador

12.5.2. Circuitos osciladores biestables (flip-flop)

12.5.3. Circuitos de memoria

CUESTIONES Y PROBLEMAS

XIII. TECNOLOGIA DE DISPOSITIVOS MICROELECTRONICOS

13.1. CIRCUITOS INTEGRADOS MONOLITICOS

13.2. TECNOLOGIA PLANAR

13.3. CRECIMIENTO DE SILICIO MONOCRISTALINO

13.4. CRECIMIENTO DE LA CAPA EPITAXIAL DE SILICIO

13.5. FORMACION DE CAPAS FINAS AISLANTES

13.5. 1. Oxido de silicio

13.5.2. Nitruro de silicio

13.6. LITOGRAFIA

13.7. PROCESO DE DOPAJE DE UN SEMICONDUCTOR

13.7.1. Difusión de impurezas

13.7.2. Implantación iónica

13.8. METALIZACIONES

13.8.1. Evaporación térmica

13.8.2. Pulverización catódica

13.8.3. Deposición química en fase vapor

13.8.4. Materiales utilizados en las metalizaciones

A. APENDICE: ANALISIS DE CIRCUITOS

A.1. LEYES DE KIRCHHOFF

A.2. CIRCUITOS CON ELEMENTOS NO LINEALES

A.3. ALGUNAS NOCIONES SOBRE FUENTES DE ALIMENTACION

CUESTIONES Y PROBLEMAS

CONSTANTES FISICAS

BIBLIOGRAFIA

INDICE DE MATERIAS