Universidad de Puerto Rico En Humacao Departamento de Física y Electrónica Programa de Bachillerato en Física Aplicada a la Electrónica

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Departamento de Física y Electrónica

Programa de Bachillerato en Física Aplicada a la Electrónica A. Título:

FÍSICA DE DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES B. Codificación del Curso:

FISI 4177

C. Número de horas Crédito:

• Para el profesor 3 créditos

• Para el estudiante 3 créditos

D. Prerrequisitos, correquisitos y otros requerimientos:

• Prerrequisitos

i. FISI 4068 y MATE 3062 E. Descripción:

Este es un curso de nivel intermedio en el cual de discuten las aplicaciones de la física de estado sólido al diseño, construcción y operación de artefactos

semiconductores tales como varios tipos de transistores, artefactos opto-electrónicos transductores y otros.

F. Objetivos del curso

1. Discutir la teoría en la cual se basa el funcionamiento de los artefactos semiconductores.

2. Familiarizar al estudiante con el diseño y funcionamiento de estos artefactos.

G. Bosquejo del contenido y distribución de tiempo:

Tema Tiempo

Electrones en Átomos 1

Electrones en Cristales 8

enlaces químicos

niveles de energía en cristales conducción eléctrica intrínseca

impurezas y semiconductores extrínsecos el gas de electrones

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Página 2 of 6 media vía libre, difusión

el factor de Boltzmann

estadísticas de electrones huecos

semiconductores intrínsecos semiconductores tipo n y p

portadores mayoritarios y minoritarios semiconductores degenerados y metales

efectos termales, dispersión por el retículo y movilidad propiedades de transporte electrónico

recombinación y vida media portadores en exceso

difusión de portadores minoritarios

Contactos entre materiales y unions p-n 4

potencial de contacto

interfase metal-semiconductor (Schottky), característica I-V efectos termoeléctricos

la unión p-n

equilibrio (cero “bias”), y “bias” hacia delante quasi niveles Fermi

efectos termales en el diodo circuitos equivalentes

región de ausencia de carga unión abrupta capacitancia en la unión

uniones graduales

mecanismos de rompimiento en reverso avalanche

Zener

Transistores bipolares de unión 5

el transistor

eficiencia del emisor ( )

factor de transporte de la base ( ) componentes de la corriente de la base características D.C. del transistor

características de configuración con base común el transistor de unión, plano

distribución de exceso de carga en la base cambios en con corriente del colector

características de configuración con emisor común

rompimiento

el modelo de Ebers y Moll

operación de un transistor, interruptor respuesta transiente

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Página 3 of 6 operación con señales bajas

parámetros, transconductancia (gm), resistencia de insumo (rbe) etc

producto, ganancias y ancho de banda

Artefactos para potencias medianas, El tiristor 2 teoría de operación

construcción

respuesta transiente

transistor programmable de unión única

Artefactos Optoelectrónicos 4

unidades de iluminación

absorpción de luz en semiconductores fotodetectores

celdas fotoconductivas

fotodiodo de unión p-n y fototransistor celdas solares

fotodiodo p-i-n fotodiodo de avalanche diodo que emite luz

aisladores acoplados ópticamente cristales líquidos

Fundamentos de LASER 4

coeficientes de radiación de Einstien aplicación de emisión estimulada inversion de población

coherencia de la emission laser de Rubí

fragmentador de Q laser de gas helio-néon modos espaciales

el diodo lasaer (laser de inyección) laser de hetero estructura

fibras ópticas y comunicaciones

Transistores de efecto de campo y artefactos de transferencia de carga

8 el transistor de efecto de campo con portón (gate) de unión

(JFET)

características teóricas del JFET

transistor de efecto de campo del tipo metal-óxido-silicio (MOSFET)

características teóricas del MOSFET el MOSFET vertical

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Página 4 of 6 invertidor MOSFET

voltaje del substrato el invertidor CMOST

artefactos de transferencia de carga (CCD)

artefacto de transferencia de carga con canal el la superficie artefacto de transferencia de carga con canal enterrado (BCCD)

la brigade de cubos (BBD) aplicaciones

Circuitos Integradores (IC) 6

fabricación de IC monolíticos formación de ventanas capas enterradas capas epitaciales difusión de la aislación difusión de base y emisor

contactos metálicos e interconexiones difusión de impurezas durante fabricación difusión de fuentes constants (erfc)

difusión de fuentes limitadas (gaussiana) formación de uniones

transistores bipolares integrados diodos integrados

resistancias integradas condensadores integrados transistores MOS

transistores MOS complementarios del tipo silicio en safiro circuitos intergrados digitales

lógica de transistor-transistor (TTL)

lógica CMOS

circuitos lógicos de inyección integrada circuitos lógicos acoplados por el emisor

IC lineares H. Estrategias instruccionales Conferencias Discusión Asignación de tareas I. Recursos de aprendizaje: • Conferencia:

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Página 5 of 6

FIS I 4177 %

M áx im o de tres (3) ex ám enes parc iales 70

A s ignac iones es pec iales 10

P ruebas c ortas 10

E x am en Final 10

Total 100

ii. Expone aspectos fundamentales de cada tema iii. Resuelve uno o varios ejemplos

iv. Ofrece una explicación de la estrategia de resolución de problemas y la escribe en la pizarra.

• Discusión:

i. Se asigna problemas similares a los de la clase

ii. El profesor guía para que se apliquen las estrategias de resolución de problemas.

iii. Un estudiante explica el problema resuelto en la pizarra con la supervisión del profesor.

• Asignación de tareas:

i. Se asignan problemas del libro recomendado u otra referencia como tarea

ii. Se recomienda o se asigna la simulación en la resolución del problema utilizando programados de simulación disponibles en los laboratorios. J. Estrategias de evaluación: K. Sistema de calificación Tabla 1: Evaluación 49% 0% F N OTA 100% 88% A 87% 76% B 75% 60% C 59% 50% D POR CIENTO

Tabla 2: Sistema de Calificación

L. Bibliografía

1. Simon M. Sze, Semiconductor Devices: Physics and Technology, 2nd Edition, John Wiley and Sons (2001).

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Página 6 of 6 2. Charles Kittel, Introduction to Solid State Physics, 8th Edition, John Wiley and

Sons (2004).

M. Derechos del estudiante con impedimentos

La UPR-H cumple con las leyes ADA (Americans with Disabilities Act) y 51 (Servicios Educativos Integrales para Personas con Impedimentos) para garantizar igualdad en el acceso a la educación y servicios. Estudiantes con impedimentos: informe al profesor de cada curso sobre sus necesidades especiales y de acomodo razonable para el curso y visite la oficina de Servicios para la Población con Impedimentos (SERPI) a la brevedad posible. Se mantendrá la confidencialidad.

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