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Física de dispositivos electrónicos

Esta asignatura permite introducir a los estudiantes de ingeniería electrónica a los modelos físicos y matemáticos necesarios para comprender los principios de operación de los dispositivos electrónicos semiconductores convencionales, como son diodos, transistores de unión bipolar y transistores de efecto de campo. Se analizan además circuitos básicos que emplean los dispositivos antes mencionados, por ejemplo rectificadores, interruptores y amplificadores de monoetapa.

Información general

Código y nombre : 300IGE018, Física de dispositivos electrónicos Créditos y horas de contacto: 3 créditos, 64 horas en el semestre (4 horas por semana, 2 clases por semana).Horas de trabajo independiente: 80 horas. Nombre del profesor: Fabio Almánzar González Componente curricular: Núcleo de formación fundamental Prerrequisitos: Circuitos de corriente directa Área de formación: Integración básica Núcleo temático: Electrónica - Física

Competencias

Competencias

Competencias: Durante el curso el estudiante desarrollará su capacidad para:

Habilidades

Al final del curso el estudiante habrá desarrollado las siguientes:

  • Implementar circuitos (B5 – Experimental Abilities).
  • Buscar información (E1- Problem-solving Abilities)
  • Manejar instrumentos electrónicos de medición (K5–Use of modern engineering tools).
  • Usar herramientas de diseño, análisis y simulación (K7- Use of modern engineering tools)
  • Obtener modelos equivalentes (A7 - Tecnical Knowledge).
  • Justificar una propuesta (D2 – Teamwork Abilities).
  • Sustentar una idea (G8 - Effective Communication).
  • Dividir un problema en bloques (E3 – Problem-solving Abilities).
  • Interpretar comportamientos de sistemas (A4 – Tecnical Knowledge).
  • Predecir comportamientos (A8 – Tecnical Knowledge).
  • Formular criterios técnicos de solución (C7- Engineering Design).
  • Redactar textos (G6 - Effective Communication).
  • Extraer información relevante (B4 - – Experimental Abilities)
  • Considerar restricciones técnicas (F2- Ethical responsability).

Actitudes

Actitudes: Al final del curso en el estudiante se habrán suscitado las siguientes:

  • Curiosidad
  • Hábitos de estudio
  • Iniciativa

Contenidos

Contenidos: Al final del curso el estudiante podrá dar cuenta de los siguientes:

  1. Física de dispositivos semiconductores
  • Modelo atómico.
  • Bandas de energías en los cristales.
  • Aislantes, semiconductores y métales.
  • Portadores de carga en un semiconductor.
  • Semiconductores extrínsecos e intrínsecos.
  • Corrientes de difusión y corrientes de desplazamiento.
  • Variación de potencial en un semiconductor.
  1. Dispositivos semiconductores.
  • Unión p-n en circuito abierto.
  • Polarización directa e inversa de la unión pn.
  • Característica voltaje corriente del diodo.
  • Capacidad de transición y de difusión.
  • Tiempo de conmutación del diodo.
  • Clases de diodos: diodo de avalancha, diodo túnel, fotodiodo, LED.
  • BJT en circuito abierto.
  • Polarización en región activa del BJT.
  • Característica voltaje corriente del BJT.
  • Configuración en base común.
  • Configuración en emisor común.
  • Configuración en emisor seguidor.
  • Región de saturación.
  • Región de corte.
  • Funcionamiento del JFET.
  • Característica voltaje corriente del JFET.
  • Funcionamiento del MOSFET
  1. Modelos circuitales de dispositivos semiconductores
  • Característica lineal aproximada del diodo.
  • Modelo hibrido de un transitor BJT.
  • Modelo FET de pequeña señal.
  1. Circuitos con dispositivos semiconductores
  • Recta de carga.
  • Recortadores.
  • Comparadores.
  • Rectificadores.
  • Fuente de voltaje.
  • Sujetadores.
  • Detector de picos.
  • Amplificador monoetapa con BJT.
  • Polarización de amplificador monoetapa con BJT.
  • Amplificador monoetapa con FET.
  • Polarización de amplificador monoetapa con FET.
  • Circuitos lógicos con BJT
  • Circuitos lógicos con FET

Objetivos instruccionales

  • Comprender las propiedades de los materiales semiconductores.
  • Conocer los principios de funcionamiento de los dispositivos de estado sólido tales como diodos, transistores y FETs.
  • Comprender los modelos de pequeña señal y de gran señal de diodos
  • Ser capaz de analizar circuitos de diodos
  • Comprender la regulación de tensión del diodo Zener
  • Estar familiarizado con las aplicaciones de diodos básicos, tales como rectificadores, limitadores de tensión, y la regulación de tensión del diodo Zener
  • Comprender la polarización del transistor
  • Comprender el modelo de pequeña señal del transistor
  • Analizar circuitos con transistores en configuraciones de emisor, base y colector común.
  • Comprender la polarización del FET
  • Comprender el modelo de pequeña señal del FET
  • Analizar circuitos con FET en configuraciones de drain, source y gate común.

Actividades curriculares

1.Física de dispositivos semiconductores

Descripción: Desarrollar las habilidades de buscar información y extraer información relevante suscitando la curiosidad, a través del estudio de la física de semiconductores, mediante un interrogatorio.

Tiempo: Horas con acompañamiento: 12.

Horas sin acompañamiento: 30

Ubicación en el semestre: semanas de la 1 a la 4

2. Dispositivos semiconductores

Descripción: Desarrollar la habilidad de interpretar comportamientos de sistemas, suscitando el hábito de estudio, a través del estudio de dispositivos semiconductores, mediante clases magistrales.

Tiempo: Horas con acompañamiento: 12 Horas sin acompañamiento: 12 Ubicación en el semestre: semanas de la 4 la 7

3. Taller teórico sobre modelos circuitales de dispositivos semiconductores

Descripción: Desarrollar la habilidad de obtener modelos equivalentes, suscitando la iniciativa, a través del estudio de modelos circuitales de dispositivos semiconductores, mediante talleres en clase.

Tiempo: Horas con acompañamiento: 10 Horas sin acompañamiento: 10 Ubicación en el semestre: semanas de la 7 a la 10

4.Taller práctico de comprensión acerca de circuitos con dispositivos semiconductores

Descripción: Desarrollar la habilidad de interpretar comportamientos de sistemas, suscitando iniciativa, a través del estudio de circuitos con dispositivos electrónicos, mediante un taller de comprensión.

Tiempo: Horas con acompañamiento: 6 Horas sin acompañamiento: 12 Ubicación en el semestre: Semana 10 a la 13

5.Laboratorios

Descripción: Desarrollar las habilidades de redactar textos, predecir comportamientos de sistemas, manejar instrumentos electrónicos de medición y usar herramientas de análisis, diseño y simulación, suscitando la curiosidad, a través del estudio de circuitos con dispositivos electrónicos, mediante laboratorios.

Tiempo: Horas con acompañamiento: 2 Horas sin acompañamiento: 6 Ubicación en el semestre: semanas 13 a la 16

6.Proyecto

Descripción: Desarrollar las habilidades de dividir un problema en bloques, formular criterios técnicos de solución, considerar restricciones técnicas, justificar una propuesta, redactar textos, sustentar una idea, usar herramientas de análisis, diseño y simulación e implementar circuitos, suscitando hábito de estudio, participación, atención, creatividad, iniciativa, responsabilidad y rigor, a través del estudio de dispositivos semiconductores, modelos circuitales de dispositivos semiconductores, circuitos con dispositivos semiconductores, mediante un proyecto.

Tiempo: Horas con acompañamiento: 6 Horas sin acompañamiento: 22 Ubicación en el semestre: semanas 13 a la 16

Evaluación

Actividad Evaluación Porcentajes
1, 2Primer examen parcial 20%
1, 2Talleres en clase y tareas 15%
3,4 Segundo examen parcial 20%
3,4Talleres en clase y tareas 15%
5 Laboratorios 10%
6 Proyecto: Informes parciales, funcionamiento y sustentaciones 20%

Bibliografía

Texto principal:

  1. Boylestad & Nashelsky, Electrónica: Teoría de Circuitos, Editorial Prentice Hall.2009.
  2. Howe, Roger & Sodini, Charles. Microelectronics: an integrated approach. Prentice Hall, 1997

Textos complementarios:

  1. Horenstein, Mark, Microelectrónica, Circuitos y Dispositivos, Prentice Hall, 2000
  2. Millman, Jacob, Electrónica Integrada, Editorial Hispano Europea, 1983.
  3. Malvino, Paul, Principios de Electrónica, Mc. Graw Hill, 1994.
  4. Sedra, Smith, Dispositivos Electrónicos y Amplificadores de Señales, Mc. Graw Hill, 1989
  5. Streetman. Banerje, Solid State Electronic Devices,Prentice Hall, 2000
 
materias/fisica_de_dispositivos_electronicos.1409762793.txt.gz · Última modificación: 2014/09/03 11:46 por falmanzar
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