ASIGNATURA: 14094 - DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS
CENTRO: Escuela de Ingeniería de Telecomunicación y Electrónica
TITULACIÓN: Ingeniero de Telecomunicación
DEPARTAMENTO: INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA
ÁREA: Tecnología Electrónica
PLAN: 13 - Año 2000 ESPECIALIDAD:
CURSO: Tercer curso IMPARTIDA: Segundo cuatrimestre TIPO: Optativa
CRÉDITOS: 6 TEÓRICOS: 3 PRÁCTICOS: 3
Descriptores B.O.E.
Introducción a la teoría de Bandas. Materiales semiconductores. Uniones. Transistores bipolares y efecto de campo.
Temario
Tema 1. Introducción a la física microscópica. (2 horas) 1.1 Ideas de mecánica cuántica y estadística (1). 1.2 Ideas de cristalografía (1).
Tema 2. Materiales semiconductores. (12+6 horas)
2.1 Estructura, propiedades y portadores de carga en los semiconductores en equilibrio (8+4). 2.1.1 Análisis estadístico. Homogeneidad en los semiconductores.
2.1.2 Hipótesis de neutralidad de carga
2.1.3 Concentración de portadores para diferentes dopajes 2.1.4 Influencia de la temperatura
2.2 Semiconductores fuera del equilibrio (4+2).
2.2.1 Procesos de generación y recombinación de portadores 2.2.2 La ecuación de continuidad: simplificaciones. Tema 3. Unión pn. (6+4 horas)
3.1 Electrostática del diodo en equilibrio (3+2). 3.1.1 Comportamiento cualitativo.
3.1.2 Hipótesis de vaciamiento total. Ecuación de Poisson
3.1.3 Campo eléctrico, potencial y anchura de la zona de vaciamiento 3.2 El diodo en desequilibrio (3+2).
3.2.1 Comportamiento cualitativo. 3.2.2 Ecuación de continuidad en la unión 3.2.3 Curva característica
3.2.4 Modelo en pequeña señal
Tema 4. Transistores de efecto potencial (4+2 horas) 4.1 Electrostática del transistor bipolar (2+1) 4.2 Ecuación de continuidad en las uniones (1) 4.2 Modelo de Ebers-Moll (1+1)
Tema 5. Transistores de efecto campo (6+2 horas) 5.1 El varactor MOS: modelo de control de carga (3+1)
5.2 El transistor de efecto campo metal óxido (3+1)semiconductor 5.2.1 Regiones de operación.
5.2.2 Curvas características: aproximación de canal gradual
La teoría de los temas 1 y 2 será impartida por el profesor Antonio Hernández Ballester; la de los temas 4 y 5 por el profesor Benito González Pérez.
Como prácticas en el aula se resolverán problemas al finalizar cada tema, indicándose con + nº de horas en cada tema.
Requisitos Previos
Para cursar esta asignatura se recomienda haber conocido los contenidos de las asignaturas básicas de electrónica, matemáticas y física de la carrera. En particular, haber adquirido conocimientos en electricidad.
Objetivos
Introducir a los alumnos en los fundamentos del funcionamiento de los dispositivos electrónicos de estado sólido
Metodología
En clases de teoría se estudiará la física básica de los semiconductores, para luego explicar con sencillez los dispositivos electrónicos más relevantes.
Mediante resolución de problemas y applets interactivos, que permiten visualizar lo que acontece en el interior de los dispositivos, se completará la formación del alumno.
Las clases se impartirán utilizando tiza, pizarra, transparencias y el proyector. Los applets se ejecutan vía internet con ordenador.
Apuntes de teoría, problemas propuestos, exámenes de otros años, la guía docente, etc. están disponibles en la página web de la asignatura, cuya dirección es:
www.iuma.ulpgc.es/users/benito
Criterios de Evaluación
Actividades que liberan materia:
Dos exámenes parciales hasta la convocatoria extraordinaria de Septiembre. Uno correspondiente a los temas 1 y 2, y otro a los 3, 4 y 5.
Realización de las prácticas, según la normativa vigente. Consideraciones generales:
Para optar a los exámenes parciales se requiere asistir a clases. Y en las convocatorias oficiales no podrá eliminarse la materia correspondiente a alguno de los parciales.
La duración de las pruebas escritas será de dos horas. Las respuestas deberán ser claras y precisas. Se penaliza dejar preguntas sin respuesta o que ésta sea completamente errónea, con el 10% del
valor máximo que tuviera asignado. La nota de teoría será la siguiente:
a) Aprobando los dos parciales: las media de ambos.
b) Aprobando un parcial: en caso de superar la convocatoria oficial, la media entre ésta y el parcial aprobado. Si no, la nota de la convocatoria oficial.
c) Suspendiendo los dos parciales: la de la convocatoria oficial.
La evaluación de las prácticas se podrá llevar a cabo en el laboratorio, planteando al alumno cuestiones sobre el trabajo realizado y siendo necasaria la realización de todas ellas prácticas. O bien en un examen de prácticas en las convocatorias oficiales.
Superadas la teoría y las prácticas, la calificación final será un 90% la nota de teoría más un 10% la de prácticas.
En otro caso la calificación final será la menor entre la calificación de teoría y la de suspenso: 4,0.
Descripción de las Prácticas
Las prácticas se dividen en prácticas de simulación (16 horas), que se realizan en el laboratorio de Tecnología de Circuitos, y prácticas en el aula (14 horas).
Las prácticas de simulación son:
Práctica 1. Cristales semiconductores y concentración de portadores: propiedades básicas de los semiconductores (4 horas).
Práctica 2. Procesos de generación y recombinación. El experimento de Haynes-Shockley: mecanismos de desequilibrio en semiconductores (2 horas).
Práctica 3. La unión pn en equilibrio: electrostática del diodo (2 horas).
Práctica 4. La unión pn en desequilibrio: difusión y arratre en la unión (2 horas). Práctica 5. Simulación de un BJT en equilibrio y desequilibrio (2 horas). Práctica 6. El varactor MOS: electrostática del varactor (2 horas). Práctica 7. El transistor MOS: curvas características (2 horas).
Las prácticas en el aula consistirán principalmente en resolución de problemas, y están distribuidas por temas de la siguiente manera:
Tema 2: Materiales semiconductores (6 horas). Tema 3: Unión p-n (4 horas).
Tema 4: BJT (2 horas). Tema 5: MOSFET (2 horas).
Bibliografía
[1 Básico] El diodo PN de unión /
Gerold W. Neudeck.
Addison-Wesley,, Reading (Massachusetts) : (1993) - (2ª ed.) 0201601427
[2 Básico] El transistor bipolar de unión.
Neudeck, Gerold W
0201601435
[3 Básico] Dispositivo de efecto de campo /
Robert F. Pierret.
Addison-Wesley Iberoamericana,, Argentina : (1994) - (2ª ed.) 0201601419
[4 Básico] Fundamentos de semiconductores /
Robert F. Pierret.
Addison-Wesley Iberoamericana,, Argentina : (1994) - (2ª ed.) 0201601443
[5 Recomendado] Solid state electronic devices;.
Streetman, Ben Garland
Prentice-Hall,, Englewood Cliffs, N. J. : - (4th. ed.) 0131587676
Equipo Docente
ANTONIO HERNÁNDEZ BALLESTER Categoría: CATEDRATICO DE UNIVERSIDAD
Departamento: INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA
Teléfono: 928451255 Correo Electrónico: [email protected]
BENITO GONZÁLEZ PÉREZ (COORDINADOR)
Categoría: TITULAR DE UNIVERSIDAD
Departamento: INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA
Teléfono: 928452875 Correo Electrónico: [email protected]
Resumen en Inglés
With Dispositivos electrónicos students will understand the fundamental aspects of semiconductor physics, and how to apply them in the most frequently used solid state devices: diodes, bipolar and MOS transistors. The students will be abble to deduce the characteristic curves of these devices and predict the performance of new ones.