DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS Y CIRCUITOS Jimmie J.Cathey DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS Y CIRCUITOS DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS Y CIRCUITOS Jimmie L. Gátey, Ph.D. Profesor graduado en Ingeniería Eléctrica Universidad de Kentuchky Graciela Bruriesca Correa Ingeniero Mecángco-Electricista, UNAM Profesora, Faculpd de Ingeniería, UNAM REVISIÓN TÉCNICA: Roberto Maclas Pérez Ingeniero Mecánico Electricista, UNAM Jefe del Departamento de Comunicaciones y Electrónica Facultad Ingeniería, UNAM McGRAW-HILL MÉXICO • BOGOTÁ • BUENOS AIRES • CARACAS • GUATEMALA • LISBOA MADRID • NUEVA YORK • PANAMÁ • SAN JUAN • SANTIAGO • SAO PAULO AUCKLAND • HAMBURGO • LONDRES • MILÁN • MONTREAL • NUEVA DELHI PARÍS • SAN FRANCISCO • SINGAPUR • ST. LOUIS SIDNEY • TOKIO • TORONTO Jimmie J. Cathey obtuvo su Doctorado de la Universidad de Texas A y M., y tiene 13 años de experiencia en la industria, en el diseño y desarrolle de sistemas de fuerza eléctrica. Desde 1980 está incorporado a la Universidad de Kentucky, y su interés sobre la investigación y enseñanza se centra en la potencia electrónica, máquinas eléctricas y robótica. Él está reqistrado como Ingeniero Profesional DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS Y CIRCUITOS Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, por cualquier medio, sin autorización escrita del editor DERECHOS RESERVADOS © 1991 respecto a ía primera edición en español poi McGRAW-HILL INTERAMERICANA DE MÉXICO, S. A. de C. V. ATLACOMULCO 499-501, Fracc. Industrial San Andrés Atoto 53500 Naucalpan de Juárez, Edo. de México Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial, Reg. Nüm. 1890 ISBN 968-422-243-2 Traducido de la primera edición en inglés de SCHAUM'S OUTLINE OF ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUITS Copyright (c) MCMLXXXIX by McGraw-Hill, inc. U.S.A. Esta obra se terminó de imprimir en octubre de 1990 en Impresora y Editora Xalco S.A José María Martínez s/n Col. San Miguel Jacalones Chalco Edo. Méx. Se tiraron 5000 ejemplares A Phillip y Julia con el deseo de que no se aparten nunca del buen camino Prefacio El tema de la electrónica puede dividirse en dos grandes categorías; la aplicación de las propiedades físicas de los materiales en el desarrollo de dispositivos electrónicos de control y la utilización de estos dispositivos en las aplicaciones a los circuitos. En este libro se hace hincapié en la segunda categoría, comenzando con las categorías terminales de los dispositivos electrónicos de control. Nos ocupamos de otros temas sólo cuando son necesarios para entender esas características. Este libro tiene por objeto complementar las obras para un curso introductorio de circuitos electrónicos destinado a ingenieros. Servirá además como repaso para los que ya hayan tomado ese curso. Los estudiantes de ingeniería que se inscriben en un curso de circuitos electrónicos dirigido a quienes no siguen esta carrera se darán cuenta que algunas partes de los capítulos 1 a 6, 10 y 11 ofrecen un valioso complemento a su estudio. Cada capítulo contiene un breve repaso de los temas pertinentes, junto con las ecuaciones y las leyes que se aplican en cada caso. También se incluyen ejemplos para aclarar y poner de relieve los principios en el momento que se explican. Como en las otras obras de la serie Schaum, la solución de problemas constituye la parte medular del libro: con tal fin, se incluyen más de 640 problemas resueltos. Deseo agradecer a mi esposa Mary Ann por su incansable labor en la mecanografía del manuscrito. Un agradecimiento especial al Editor Ed Millman por sus valiosas sugerencias y meticulosa revisión del material. Acepto la responsabilidad de los errores que se me hayan escapado y deseo ofrecer mis disculpas desde ahora. JlMMIE J. CATHEY Capítulo 1 ANÁLISIS DE CIRCUITOS: DESDE EL PUNTO DE VISTA DE PUERTOS 1 1.1 Introducción 1.2 Elementos de circuitos 1.3 Leyes de circuitos 1.4 Circuitos en estado estable 1.5 Teoremas de redes 1.6 Redes de dos puertos 1.7 Valores instantáneos, valores promedio y valores RMS Capítulo 2 DIODOS SEMICONDUCTORES 24 2.1 Introducción 2.2 El diodo ideal 2.3 Características del diodo 2.4 Análisis gráfico 2.5 Análisis del circuito equivalente 2.6 Amplificaciones del diodo como rectificador 2.7 Filtración de forma de ondas 2.8 Operaciones de recorte y sujeción 2.9 El diodo Zener Capítulo 3 CARACTERÍSTICAS DE TRANSISTORES BIPOLARES DE UNION 62 3.1 Construcción de TBJ y sus símbolos 3.2 Características terminales de la base común 3.3 Características terminales del emisor común 3.4 Relaciones de corriente 3.5 Líneas de polarización y de carga para cd 3.6 Capacitores de ca y líneas de carga Capítulo 4 CARACTERÍSTICAS DE LOS TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO 92 4.1 Introducción 4.2 Construcción de JFET y sus símbolos 4.3 Características terminales del JFET 4.4 Línea de polarización JFET y línea de carga 4.5 Análisis gráfico para JFET 4.6 Construcción del MOSFET y sus símbolos 4.7 Características terminales del MOSFET 4.8 Polarización del MOSFET y líneas de carga Capítulo 5 CONSIDERACIONES DE POLARIZACIÓN DE TRANSISTORES 115 5.1 Introducción 5.2 Incertidumbre de p y efectos de temperatura en el BJT 5.3 Análisis del factor de estabilidad 5.4 Estabilización de elementos no lineales de circuitos BJT 5.5 Polarización de límites del punto Q para el FET Capitulo 6 AMPLIFICADORES BJT DE SEÑAL PEQUEÑA EN FRECUENCIA MEDIA 140 6.1 Introducción 6.2 Modelos de parámetros híbridos 6.3 El circuito T equivalente 6.4 Conversión de parámetros 6.5 Medidas de bondad en amplificadores 6.6 Análisis del amplificador EC 6.7 Análisis del amplificador BC 6.8 Análisis del amplificador CC