Autori: D. Dascalu, M. Profirescu, A. Rusu, I. Costea Editura: Didactica si Pedagogica – Bucuresti An aparitie: 1982
Ce prezinta cartea?
Lucrarea de fata reprezinta cursul de "Dispozitive si circuite electronice" predat la anii II si III ai "Facultatii Electronica si Telecomunicatii" (ingineri). Acest curs apare pentru prima oara in forma sa completa. El a fost elaborat de un grup de cadre didactice din "Catedra de dispozitive", circuite si aparate electronice a "Institutului Politehnic Bucuresti".
Contributia autorilor este urmatoarea: conf. dr. ing. D. Dascalu – capitolele 7, 5 (partial). 6, 9, 12, 13, 14, 16, 17; s.l. dr. ing. A. Rusu – capitolele 2, 3, 4, 7, 10; s.l. dr. ing. M. D. Profirescu – capitolele 8, 11, 15; s.l. dr. ing. I. Costea – capitolul 5 (partial).
Cursul "Dispozitive si circuite electronice" prezinta fenomenele fizice care stau la baza principalelor dispozitive semiconductoare, comportarea acestor dispozitive in circuite, precum si circuitele de baza care realizeaza anumite functii electronice.
Conceptul de model de circuit al dispozitivului este esential. Acest model este puntea strict necesara care duce de la intelegerea fenomenelor electronice in semiconductoare la intelegerea fenomenelor electrice din circuitele electronice.
O alta idee importanta este aceea a stransei inter-dependente dispozitiv – circuit. Un circuit bine conceput mascheaza "defectele" dispozitivului semiconductor si ii exploateaza "calitatile". Dispersia parametrilor de la un exemplar la altul si depedenta acestor parametri de conditiile de functionare sunt intr-adevar defecte majore ale dispozitivelor semiconductoare. Este interesant ca unele din aceste defecte apar atenuate in circuitele integrate.
Circuitele integrate ca atare nu fac obiectul cursului de fata. S-a urmarit insa ca prezentarea modelelor si a circuitelor elementare sa pregateasca intelegerea schemelor de circuite integrate.
2.1. Introducere 2.2. Teoria de benzi energetice a corpului solid 2.3. Electroni si goluri in semiconductoare 2.4. Statistica purtatorilor de sarcina 2.5. Fenomene de transport 2.5.1. Curenti de camp 2.5.2. Curenti de difuzie 2.5.3. Ecuatiile curentilor in semiconductoare 2.6. Generarea si recombinarea purtatorilor de sarcina 2.7. Ecuatii de continuitate 2.8. Ecuatiile de baza ale dispozitivelor semiconductoare
Cap. 3. JONCTIUNEA PN
3.1. Introducere 3.2. Jonctiunea pn la echilibru termic 3.3. Caracteristica statica a jonctiunii pn 3.3.1. Fenomene fizice in jonctiunea pn polarizata electric 3.3.2. Determinarea caracteristicii statice 3.3.3. Efectul suprafetei semiconductorului asupra caracteristicii statice 3.3.4. Efecte la nivel mare de injectie 3.3.5. Strapungerea jonctiunii pn 3.3.6. Dependenta de temperatura a caracteristicii statice 3.4. Regimul dinamic al jonctiunii pn 3.4.1. Raspunsul jonctiunii la semnal mic si joasa frecventa 3.4.2. Circuitul echivalent de semnal mic al jonctiunii in regim nestationar 3.5. Diode semiconductoare realizate pe baza jonctiunii pn 3.5.1. Diode redresoare 3.5.2. Diode detectoare 3.5.3. Diode de comutatie 3.5.4. Diode varicap 3.5.5. Diode stabilizatoare (Zener) 3.5.6. Diode tunel 3.6. Circuite cu diode semiconductoare
Cap. 4. CONTACTUL METAL-SEMICONDUCTOR
4.1. Diagrama energetica a semiconductorului in vecinatatea suprafetei 4.2. Diagrama energetica a contactului metal-semiconductor la echilibru termic 4.3. Caracteristica statica a contactului metal-semiconductor 4.4. Diode Schottky
Cap. 5. TRANZISTORUL BIPOLAR
5.1. Introducere 5.1.1. Simboluri, notatii, tipuri de caracteristici 5.1.2. Principiul de functionate (efectul de tranzistor) 5.1.3. Constructia tranzistoarelor bipolare 5.2. Relatii intre curenti prin tranzistor 5.2.1. Componentele curentilor prin tranzistor 5.2.2. Eficienta emitorului 5.2.3. Factorul de transport 5.2.4. Descrierea functionarii tranzistorului in regiunea activa normala 5.3. Teoria tranzistorului in regim stationar, la nivele mici de injectie 5 3.1. Modelul folosit in calcule 5.3.2. Distributia purtatorilor minoritari in baza 5.3.3. Expresia curentilor prin tranzistor 5.3.4. Modularea grosimii bazei (efectul Early) 5.3.5. Efectul generarii si recombinarii in regiunea de trecere la nivele mici de injectie 5.3.6. Scaderea eficientei emitorului la nivele mari de injectie 5.4. Modelul Ebers-Moll 5.4.1. Model cu generatoare de curent controlate de curentii la borne 5.4.2. Model cu generatoare de curent, comandate de curentii prin diode 5.4.3. Determinarea experimentala a parametrilor 5.4.4. Efectul rezistentei distribuite a bazei 5.4.5. Modelarea tranzistorului in diverse regiuni de lucru 5.4.6. Modelul Ebers-Moll pentru un tranzistor npn 5.5. Caracteristicile statice ale tranzistorului bipolar 5.5.1. Caracteristicile statice in conexiunea baza comuna (BC) 5.5.2. Caracteristicile statice in conexiunea emitor comun (EC) 5.5.3. Polarizarea tranzistorului intr-un punct dat de functionare, in regiunea activa normala 5.5.4. Tranzistorul in scheme de comutatie – limitari la tensiuni mici 5.5.5. Tensiuni tipice pe jonctiunile tranzistorului 5.5.6. Multiplicarea in avalansa la jonctiunea colectorului 5.6. Limitari in functionare – datorita variatiei temperaturii si disipatiei de putere 5.6.1. Limitari in temperatura de stocare si cea de functionare 5.6.2. Variatia caracteristicilor electrice cu temperatura 5.6.3. Stabilizarea punctului static de functionare in raport cu variatiile de temperatura 5.6.4. Alegerea, elementelor retelei de polarizare 5.6.5. Compensarea termica 5.6.6. Ambalarea termica 5.6.7 Instabilitati interne. Strapungerea secundara 5.7. Tranzistorul in regim dinamic, modelul de control prin sarcina 5.7.1. Functionarea in regim dinamic 5.7.2. Sarcina stocata in baza neutra a tranzistorului 5.7.3. Validitatea modelului de control prin sarcina in regim variabil 5.7.4. Sarcina stocata in regiunile de sarcina spatiala 5.7.5. Observatii finale 5.8. Circuitul echivalent "natural" pentru functionarea la semnale mici 5.8.1. Modelarea raspunsului la semnal mic pe baza fenomenelor care au loc in regiunile neutre 5.8.2. Completarea ciruitului echivalent al tranzistorului 5.8.3. Efectul modularii grosimii bazei 5.9. Exemple de utilizare a circuitului echivalent la frecvente joase 5.9.1. Etaj de amplificare cu emitor comun 5.9.2. Caracteristica dinamica si limitele amplitudinii semnalului 5.9.3. Alegerea punctului static de functionare 5.9.4. Analiza regimului dinamic la semnale mici al unui circuit cu tranzistoare 5.9.5. Teorema Miller si duala sa 5.10. Tranzistorul la inalta frecventa 5.10.1. Amplificarea de curent in scurtcircuit (conexiunea emitor-comun) 5.10.2. Produsul amplificare-banda 5.11. Determinarea experimentala a parametrilor circuitului echivalent natural 5.11.1. Parametrii de cuadripol 5.11.2. Parametrii hibrizi 5.11.3. Determinarea elementelor circuitului echivalent
Cap. 6. TRANZISTORUL CU EFECT DE CAMP CU JONCTIUNE
6.1. Generalitati 6.1.1. Constructie, principiu de functionare 6.1.2. Simboluri, notatii, tipuri de caracteristici statice 6.2. Caracteristicile statice curent tensiune 6.2.1. Modelul simetric idealizat 6.2.2. Functionarea la tensiuni drena-sursa mici 6.2.3. Caracteristicile de drena 6.2.4. Caracteristica de transfer 6.2.5. Efectul variatiei temperaturii 6.3. Polaritatea TECJ 6.4. Circuitul echivalent de semnal mic 6.4.1. Circuitul echivalent la frecvente joase 6.4.2. Circuitul echivalent la frecvente inalte 6.5. Tranzistorul cu efect de camp cu jonctiune folosit in etaje de amplificare 6.5.5. Etaj sursa comuna 6.5.2. Etaj drena comuna
Cap 7. TRANZISTORUL MOS
7.1. Capaciforul MOS 7.2. Inversia semiconductorului in prezenta unei jonctiuni 7.3. Caracteristicile statice ale tranzistorului MOS 7.4. Tipuri de tranzistoare MOS. Simboluri 7.5. Regimul variabil de semnal mic 7.6. Alimentarea in curent continuu a transistoarelor MOS 7.7. Dispozitive cu transfer de sarcina 7.7.1. Capacitorul MOS in regim de golire adanca 7.7.2. Dispozitive cuplate prin sarcina (CCD) cu trei faze
Cap. 8. ALTE DISPOZITIVE SEMICONDUCTOARE CU JONCTIUNI
10.1. Introducere 10.2. Absorbtia radiatiei electromagnetice in corpul solid 10.3. Dispozitive optoelectronice bazate pe efectul fotoelectric intern 10.3.1. Fotorezistenta 10.3.2. Fotodioda 10.3.3. Fotoelementul 10.3.4. Fototranzistorul 10.3.5. Fototiristorul 10.4. Emisia radiatiei luminoase in semiconductoare 10.5. Dispozitive optoelectrice 10.5.1. Dioda electroluminescenta (LED) 10.5.2. Tubul catodic. Cinescopul 10.6. Elemente optoelectronice de afisare cu cristale lichide
Cap 11. REGIMUL DE COMUTARE AL DISPOZITIVELOR SEMIDONDUCTOARE
11.1. Introducere 11.2. Regimul de comutare al diodelor semiconductoare 11.2.1. Ecuatia metodei sarcinii pentru jonctiunea pn 11.2.2. Comutarea directa a jonctianii pn 11.2.3. Comutarea inversa a jonctiunii pn 11.3. Regimul de comutare al tranzistorului bipolar 11.3.1. Ecuatiile metodei sarcinii pentru tranzistorul bipolar 11.3.2. Comutarea tranzistorului bipolar in regiunea activa 11.3.3. Comutarea tranzistorului bipolar in regiunea de saturatie 11.4. Regimul de comutare al tranzistoarelor cu efect de camp
Cap. 12. ZGOMOTUL ELECTRIC
12.1. Natura zgomotului electric 12.1.1. Generalitati 12.1.2. Zgomotul termic 12.1.3. Zgomotul de alice (Shottky) 12.1.4. Zgomotul l/f 12.2. Zgomotul in amplificatoare 12.2.1. Factorul de zgomot 12.2.2. Rezistenta optima a generatorului de semnal 12.3. Zgomotul dispozitivelor semiconductoare 12.3.1. Zgomotul tianzistorului bipolar 12.3.2. Zgomotul tranzistoarelor cu efect de camp
Cap. 13. AMPLIFICATOARE DE SEMNAL MIC
13.1. Generalitati 13.1.1. Amplificatoare electronice 13.1.2. Amplificatoare de semnal mic. Distorsiuni 13.1.3. Clasificare 13.1.4. Etaje de amplificare 13.1.5. Cuplarea etajelor 13.2. Amplificatorul tratat ca un cuadripol (DIPORT) 13.2.1. Circuitul echivalent. Parametrii de cuadripol 13.2.2. Amplificatoare unilaterale 13.2.3. Amplificatoare ideale 13.2.4. O aplicatie a conceptului de amplificator ideal de tensiune: circuite elementare cu amplificator operational integrat 13.3. Etaje cu tranzistoare bipolare 13.3.1. Introducere 13.3.2. Etajul cu tranzistor in conexiunea emitor comun (EC) 13.3.3. Etaj cu sarcina distribuita 13.3.4. Etaj cu tranzistor in conexiunea CC (repetor pe emitor) 13.3.5. Etaj eu tranzistor in conexiunea baza-comuna (BC) 13.4. Etaje compuse cu tranzistoare bipolare 13.4.1. Etaje compuse CC – EC si CC – CC 13.4.2. Etaj compus EC – BC (cascod) 13.4.3. Etaj compus CC – BC (cu cuplaj pe emitor) 13.5. Etaje cu impedanta de intrare mare 13.5.1. Schema bootstrap cu tranzistor bipolar 13.5.2. Schema bootstrap cu tranzistor cu efect de camp 13.5.3. Scheme eu TECJ si tranzistor bipolar 13.6. Etaje de amplificare compuse cu tranzistoare cu efect de camp 13.6.1. Etaj cascod eu tranzistoare cu efect de camp 13.6.2. Etaje cascod cu TEC si tranzistor bipolar 13.6.3. Alte amplificatoare cu TECJ si tranzistor bipolar 13 7. Amplificatoare selective 13.7.1. Etaj cu tranzistor in conexiunea EC si circuit rezonant derivatie colector 13.7.2. Alinierea 13.7.3. Instabilitate 13.7.4. Etaj acordat cu tranzistoare cuplate prin emitor
Cap. 14. REACTIA IN AMPLIFICATOARE
14.1. Proprietati generale ale reactiei negative 14.1.1. Amplificatoare cu reactie 14.1.2. Desensibilizarea amplificatorului 14.1.3. Efectul reactiei negative asupra distorsiunilor 14.1.4. Efectul reactiei negative asupra semnalelor parazite 14.1.5. Ameliorarea raspunsului in frecventa 14.1.6. Modificarea impedantelor de intrare si iesire 14.2. Topologia circuitelor cu reactie 14.2.1. Tipuri de reactie 14.2.2. Amplificator de tensiune cu reactie 14.2.3. Amplificator transimpedanta cu reactie 14.3. Reactia cu esantionare in nod si comparare in nod 14.3.1. Descrierea cu parametri de cuadripol 14.3.2. Transmisia unilaterala pe bucla de reactie 14.3.3. Teoria reactiei cu esantionare in nod si comparare in nod 14.3.4. Exemple de aplicare a teoriei 14.4. Reactia cu esantionare pe bucla si comparare pe bucla 14.4.1. Teoria generala 14.4.2. Problema punctului de masa 14.4.3. Un exemplu de circuit 14.5. Reactia cu esantionare in nod si comparare pe bucla 14.5.1. Reactia aplicata unui amplificator de tensiune 14.5.2. Exemplu de aplicare a teoriei unui amplificator cu doua tranzistoare bipolare 14.6. Reactia cu esantionare pe bucla si comparare in nod 14.6.1. Teoria reactiei serie-paralel 14.6.2. Exemplu de circuit cu doua tranzistoare bipolare
Cap. 15. REDRESOARE SI STABILIZATOARE
15.1. Introducere 15.2. Redresoare monofazate 15.2.1. Redresor monoalternanta fara filtru 15.2.2. Redresoare dubla alternanta fara filtru 15.2.3. Redresoare cu filtru capacitiv 15.2.4. Redresoare cu filtru in pi 15.2.5. Redresoare cu multiplicarea tensiunii 15.3. Stabilizatoare de tensiune 15.3.1. Generalitati 15.3.2. Stabilizator parametric cu dioda stabilizatoare 15.3.3. Stabilizatoare cu reactie fara amplificator de eroare 15.4. Stabilizatoare serie cu amplificator de eroare 15.4.1. Imbunatatirea performantelor stabilizatorului prin reactie negativa 15.4.2. Stabilizatoare serie cu amplificator de eroare perfectionate
Cap. 16. OSCILATOARE ARMONICE
16.1. Introducere 16.1.1. Generalitati 16.1.2. Oscilatorul armonic cu amplificator cu reactie pozitiva. Relatia Barkhausen . 16.1.3. Clasificarea oscilatoarelor armonice 16.2. Probleme ale analizei functionarii oscilatoarelor 16.2.1. Teoria oscilatoarelor armonice 16.2.2. Exemplu de aplicare o teoriei liniare 16.2.3. Teoria cvasiliniara 16.3. Limitarea amplitudinii de oscilatie 16.3.1. Generalitati 16.3.2. Controlul automat al amplificarii cu TEC 16.3.3. Elemente de control cu inertie termica 16.3.4. Limitarea amplitudinii cu diode 16.3.5. Limitarea amplitudinii prin neliniaritatea elementului amplificator 16.4. Oscilatoare RC 16.4.1. Generalitati 16.4.2. Oscilator cu retea Wien si amplificator de tensiune (oscilator cu punte Wien) 16.4.3. Oscilator cu retea Wien si amplificator de curent 16.4.4. Oscilatoare cu retea dublu T si amplificator de tensiune 16.5. Oscilatoare LC 16.5.1. Limitarea amplitudinii de oscilatie in oscilatoare LC ca tranzistoare bipolare 16.5.2. Oscilatoare LC cu tranzistoane bipolare si cuplaj prin transformator 16.5.3. Oscilatoare "in trei puncte" cu tranzistoare bipolare 16.5.4. Polarizarea dinamica in oscilatoarele cu tranzistoare cu efect de camp 16.5.5. Oscilatoare. "in trei puncte" cu tranzistoare cu efect de camp 16.6. Stabilitatea frecventei de oscilatie 16.6.1. Generalitati 16.6.2. Stabilitatea "directa" 16.6.3. Stabilitatea "indirecta". Un criteriu de stabilitate 16.7. Oscilatoare cu cristal de cuart 16.7.1. Cristalul de cuart 16.7.2. Oscilatoare care utilizeaza rezonanta serie 16.7.3. Oscilatoare care utilizeaza modul de rezonanta paralel
Cap. 17. MODULAREA SI DEMODULAREA IN AMPLITUDINE
17.1. Modularea in amplitudine (MA) 17.1.1. Spectrul semnatului MA 17.1.2. Sisteme de modulare in amplitudine 17.2. Multiplicarea analogica 17.2.1. O solutie de principiu 17.2.2. Multiplicator analogic cu TEC 17.3. Modularea prin "choppare" 17.3.1 Principiul modularii prin "choppare" 17.3.2. Scheme cu punti de diode 17.4. Modularea "neliniara" 17.4.1. Principiul modularii neliniare 17.4.2. Modulator cu tranzistor cu efect de camp 17.5. Medularea directa (liniara) 17.6. Detectorul de valoare medie 17.6.1. Generalitati 17.6.2. Principiul de functionare al detectorului de valoare medie 17.6.3. Circuite de detectie 17.7. Detectorul de varf 17.8. Detectia sincrona (coerenta)
Anexe
Anexa 3.1 – Conventii adoptate pentru simbolurile literale ale tensiunilor si curentilor Anexa 5.1 – Efectul doparii neuniforme a bazei Anexa 5.2 – Domeniul de frecvente in care este variabil circuitul echivalent natural Anexa 5.3 – Dependenta parametrilor circuitului echivalent natural de conditiile de lucru Anexa 6.1 – Teoria tranzistorului cu efect de camp cu poarta jonctiune Anexa 8.1 – Alte dispozitive semiconductoare cu jonctiuni Anexa 11.1 – Diode semiconductoare pentru comutare Anexa 11.2 – Tranzistoare bipolare pentru comutare Anexa 13.1 – Distorsiuni. Clase de functionare Anexa 13.2 – Efectul condensatoarelor din circuit la frecvente joase Anexa 16.1 – Conditia de oscilatie pentru un circuit electronic Anexa 16.2 – Oscilatoare pe retea dublu T modificata si amplificator de curent Anexa 16.3 – Limitarea amplitudinii de oscilatie in oscilatoarele cu tranzistoare bipolare Anexa 16.4 – Proprietati ale circuitelor rezonante LC Anexa 17.1 – Teoria detectorului de varf
