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:

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

• 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

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