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.
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.
Componente curricular: Núcleo de formación fundamental
Prerrequisitos: Circuitos de corriente directa
Área de formación: Integración básica
Núcleo temático: Electrónica - Física
Competencias: Durante el curso el estudiante desarrollará su capacidad para:
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: Al final del curso en el estudiante se habrán suscitado las siguientes:
Curiosidad
Hábitos de estudio
Iniciativa
Contenidos: Al final del curso el estudiante podrá dar cuenta de los siguientes:
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.
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
Modelos circuitales de dispositivos semiconductores
Característica lineal aproximada del diodo.
Modelo hibrido de un transitor BJT.
Modelo FET de pequeña señal.
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
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.
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
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
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
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
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
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
Actividad | Evaluación | Porcentajes |
1, 2 | Primer examen parcial | 20% |
1, 2 | Talleres en clase y tareas | 15% |
3,4 | Segundo examen parcial | 20% |
3,4 | Talleres en clase y tareas | 15% |
5 | Laboratorios | 10% |
6 | Proyecto: Informes parciales, funcionamiento y sustentaciones | 20% |
Texto principal:
Boylestad & Nashelsky, Electrónica: Teoría de Circuitos, Editorial Prentice Hall.2009.
Howe, Roger & Sodini, Charles. Microelectronics: an integrated approach. Prentice Hall, 1997
Textos complementarios:
Horenstein, Mark, Microelectrónica, Circuitos y Dispositivos, Prentice Hall, 2000
Millman, Jacob, Electrónica Integrada, Editorial Hispano Europea, 1983.
Malvino, Paul, Principios de Electrónica, Mc. Graw Hill, 1994.
Sedra, Smith, Dispositivos Electrónicos y Amplificadores de Señales, Mc. Graw Hill, 1989
Streetman. Banerje, Solid State Electronic Devices,Prentice Hall, 2000