COMPONENTES Y DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS (ELECTRONIC COMPONENTS AND DEVICES)

Transcripción

1 COMPONENTES Y DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS (ELECTRONIC COMPONENTS AND DEVICES) Titulación: Curso: Grado en Ingeniería Telemática Grado en Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación

2 Guía Docente 1. Datos de la asignatura Nombre Módulo Código Titulación Plan de estudios 2010 Centro Tipo Componentes y dispositivos electrónicos Módulo de formación básica (GIST) / (GIT) Grado en Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación (GIST) Grado en Ingeniería Telemática (GIT) Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación Formación básica Periodo lectivo Primer cuatrimestre Curso 2º Idioma Castellano ECTS 6 Horas / ECTS 30 Carga total de trabajo (horas) 180 Horario clases teoría Grupo A: lunes (9,00 11,00) Grupo B: martes (15,00 17,00) Aula A 1.2 Horario clases prácticas Consultar Web de la ETSIT Lugar ETSIT

3 2. Datos del profesorado 2.1 Profesor/a responsable Nombre Departamento Área de conocimiento Ubicación del despacho Correo electrónico Félix Lorenzo Martínez Viviente Electrónica,, Tecnología de Computadoras y Proyectos Electrónica ETSIT, 2ª planta, Antiguo Cuartel de Antiguones Teléfono Fax URL / WEB Horario de tutorías Ubicación durante las tutorías Perfil Docente e investigador Experiencia docente Líneas de Investigación Experiencia profesional Otros temas de interés Felix.martinez@upct.es Consultar en del departamento Despacho 2.2 Otros profesores/as de la asignatura Nombre Departamento Área de conocimiento Ubicación del despacho Correo electrónico José Alejandro López Alcantud Electrónica,, Tecnología de Computadoras y Proyectos Electrónica ETSIT, 2ª planta, Antiguo Cuartel de Antiguones Teléfono Fax URL / WEB Horario de tutorías Ubicación tutorías Perfil Docente e investigador Experiencia docente Líneas de Investigación Experiencia profesional Otros temas de interés Ja.lopez@upct.es Consultar en del departamento Despacho

4 Nombre Departamento Área de conocimiento Ubicación del despacho Correo electrónico Ginés Doménech Asensi Electrónica,, Tecnología de Computadoras y Proyectos Electrónica ETSIT, 2ª planta, Antiguo Cuartel de Antiguones Teléfono Fax URL / WEB Horario de tutorías Ubicación tutorías Perfil Docente e investigador Experiencia docente Líneas de Investigación Experiencia profesional Otros temas de interés Gines.domenech@upct.es Consultar en del departamento Despacho Nombre Departamento Área de conocimiento Ubicación del despacho Correo electrónico Alexis Bonifacio Rey Boué Electrónica,, Tecnología de Computadoras y Proyectos Electrónica ETSIT, 2ª planta, Antiguo Cuartel de Antiguones Teléfono Fax URL / WEB Horario de tutorías Ubicación tutorías Perfil Docente e investigador Experiencia docente Líneas de Investigación Experiencia profesional Otros temas de interés alexis.rey@upct.es Consultar en del departamento Despacho

5 3. Descripción de la asignatura 3.1. Presentación Se trata de una asignatura del módulo de formación básica, en la que se introducen por primera vez los dispositivos electrónicos y fotónicos, tanto desde el punto de vista de su estructura y modelos, como su aplicación a etapas de circuitos básicos. Es la primera asignatura de Electrónica de la titulación, y los conceptos desarrollados en ella son el fundamento del resto de asignaturas del plan de estudios que necesitan una base de conocimientos y competencias de Electrónica y Fotónica Ubicación en el plan de estudios Primer cuatrimeste del segundo curso de la titulación Descripción de la asignatura. Adecuación al perfil profesional La asignatura contribuye a desarrollar las competencias relacionadas con los componentes y dispositivos electrónicos en los estudios del Grado en Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación e Ingeniería Telemática. La asignatura aporta la formación necesaria para que, en el futuro, los graduados y graduadas de estos títulos puedan desarrollar adecuadamente las atribuciones profesionales relacionadas con el uso de componentes y dispositivos electrónicos y fotónicos Relación con otras asignaturas. Prerrequisitos y recomendaciones Se recomienda haber asimilado bien los conceptos básicos de respuesta de un circuito en frecuencia y en el tiempo Medidas especiales previstas Los alumnos en esta situación deben ponerse en contacto con el profesor/a responsable de la asignatura al principio del cuatrimestre en el que se imparte.

6 4. Competencias 4.1. Competencias específicas de la asignatura B4. Comprensión y dominio de los conceptos básicos de sistemas lineales y las funciones y transformadas relacionadas, teoría de circuitos eléctricos, circuitos electrónicos, principio físico de los semiconductores y familias lógicas, dispositivos electrónicos y fotónicos, tecnología de materiales y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería Competencias transversales COMPETENCIAS INSTRUMENTALES Ta1. Capacidad de análisis y síntesis Ta2. Capacidad de planificación, toma de decisiones Ta3. Comunicación oral y escrita en la lengua nativa Ta4. Conocimiento de una lengua extranjera Ta5. Resolución de problemas COMPETENCIAS INTERPERSONALES Tb1. Trabajo en equipo Tb2. Trabajo en un equipo de carácter interdisciplinar Tb3. Habilidades en las relaciones interpersonales Tb4. Compromiso ético Tb5. Aprendizaje autónomo Tb6. Adaptación a nuevas situaciones Tb7. Sensibilización hacia temas medioambientales COMPETENCIAS SISTÉMICAS Tc1. Creatividad e innovación Tc2. Liderazgo, iniciativa, espíritu emprendedor Tc3. Motivación por la calidad 4.3. Objetivos generales Con esta asignatura se pretende que el estudiante asimile los principios fundamentales de los semiconductores y dispositivos fotónicos y su aplicación en la construcción de circuitos electrónicos básicos para la resolución de problemas propios de la ingeniería Resultados esperados del aprendizaje 1. Conocer los principios físicos de los semiconductores y ser capaz de aplicarlos a la obtención de los modelos de los principales dispositivos electrónicos y fotónicos. 2. Ser capaz de analizar circuitos electrónicos básicos con componentes discretos, tanto

7 para la obtención de su punto de polarización en continua como su respuesta en frecuencia. 3. Adquirir la habilidad de manejar con soltura la instrumentación básica de, siendo capaz de realizar medidas eléctricas básicas e identificando las causas de error introducidas por los instrumentos. 4. Resolver problemas de análisis y síntesis de circuitos electrónicos básicos con componentes discretos. 5. Desarrollar la habilidad de consultar documentación y bibliografía sobre dispositivos y circuitos electrónicos y fotónicos en lengua inglesa.

8 5. Contenidos 5.1. Contenidos según el plan de estudios Componentes pasivos: tipos y características. Principios básicos de los semiconductores. Diodo. Transistor bipolar. Transistor de efecto campo: JFET y MOSFET. Dispositivos electrónicos de potencia. Circuitos electrónicos básicos con componentes discretos 5.2. Programa de teoría: bloques y temas Bloque I. Fundamentos de semiconductores 1.1. Propiedades de los semiconductores Teoría de bandas y estadística de portadores 1.2. Conducción en semiconductores Corrientes de arrastre, corrientes de difusión, y procesos de generación/recombinación 1.3. Ecuaciones de estado de los semiconductores Ecuaciones de estado o de continuidad de los semiconductores, y ecuación de difusión Bloque II. El diodo de unión p n 2.1. La unión p n en equilibrio La unión p n en equilibrio 2.2. La unión p n en polarización. El diodo rectificador. Polarización directa e inversa, corrientes en el diodo, modelos aproximados 2.3. Respuesta en frecuencia del diodo. Modelo del diodo en régimen de pequeña señal, capacidad de la zona de carga espacial 2.4. Circuitos con diodos. Aplicaciones circuitales con diodos tales como rectificadores, estabilizadores de tensión y tipos especiales de diodos (Schottky, zener) Bloque III. El transistor bipolar 3.1. El transistor bipolar en estática Estructura del BJT y modos de funcionamiento Modelos del transistor bipolar Modelos y curvas características del BJT 3.3. El transistor bipolar en régimen dinámico. BJT en pequeña señal y como conmutador 3.4. Circuitos con transistores bipolares Circuitos de polarización y amplificación Bloque IV. El transistor de efecto campo (FET) 4.1. Transistores de efecto campo (FETs) Estructura, principio de funcionamiento y régimen estático del FET El transistor de efecto campo en pequeña señal El transistor de efecto campo en pequeña señal Circuitos con transistores de efecto campo. Circuitos básicos con FETs y principales parámetros. Bloque V. Dispositivos fotónicos 5.1. Dispositivos fotónicos Concepto de semicondutor de gap directo e indirecto. Diferencias entre los distintos tipos de semiconductores compuestos y los semiconductores elementales.

9 LEDs: principio de funcionamiento, estructuras de LEDs, materiales para LEDs. Diodo láser: principio de funcionamiento del láser, tipos de láser, características de la luz láser (monocromaticidad, coherencia), estructuras de diodos láser. Fotodiodos: absorción de luz en semiconductores, principio de funcionamiento del fotodiodo, tipos de fotodiodos (P i N, avalancha), células fotovoltaicas Programa de prácticas Sesión 1. Medidas eléctricas básicas DC con componentes pasivos Entregable 1.1. Se requiere entregar un informe con los resultados obtenidos en el Sesión 2. Medidas eléctricas básicas AC con componentes pasivos Entregable 2.1. Se requiere entregar un informe con los resultados obtenidos en el Sesión 3. Circuitos rectificadores con diodos Entregable 3.1. Se requiere entregar un informe con los resultados obtenidos en el Sesión 4. Receptor de radio con detector de envolvente Entregable 4.1. Se requiere entregar un informe con los resultados obtenidos en el Sesión 5. Transistor bipolar: características estáticas y amplificador. Entregable 5.1. Se requiere entregar un informe con los resultados obtenidos en el Sesión 6. Circuitos diversos con transistor bipolar Entregable 6.1. Se requiere entregar un informe con los resultados obtenidos en el Sesión 7. Amplificador diferencial con transistores bipolares Entregable 7.1. Se requiere entregar un informe con los resultados obtenidos en el Sesión 8. Circuitos con MOSFET Entregable 8.1. Se requiere entregar un informe con los resultados obtenidos en el Sesión 9. Dispositivos y circuitos fotónicos. Entregable 9.1. Se requiere entregar un informe con los resultados obtenidos en el 5.4. Programa resumido en inglés Part I. Semiconductor Fundamentals Introduction to semiconductors Carrier transport in semiconductors.

10 1.3. Continuity equation in semiconductors. Part II. The p n junction diode The p n junction in thermal equilibrium The p n junction in polarization. The rectifier diode Diode frequency response. 2.4 Diode circuits. Part III. The bipolar junction transistor Static operation of the BJT Models of the BJT Dynamic behaviour of the BJT Basic circuit stages with BJT. Part IV. The field effect transistor (FET) Field effect transistors (FETs) The small signal model of FET operation Field effect transistor circuits. Part V. Photonic devices 5.1. Photonic devices

11 6. Metodología docente 6.1. Actividades formativas Actividad Trabajo del profesor Trabajo del estudiante ECTS Clase de teoría Se empleará la clase participativa como método principal de transmisión de los conocimientos y de adquisición de las competencias y capacidades, combinando medios clásicos como la pizarra con otros medios diversos tales como los audiovisuales, las simulaciones con ordenador, o las pizarras digitales interactivas. Presencial (P1): Comprensión de la materia y planteamiento de dudas. Estudio (NP1): Estudio de la materia Preparación de trabajos (NP2): 1 2,13 Resolución de ejercicios y casos prácticos Prácticas de Preparación y resolución de ejercicios y casos prácticos de dificultad graduada. Preparación, planteamiento, seguimiento y resolución de dudas de las prácticas de. Presencial (P2): Participar activamente en la resolución de los problemas proponiendo soluciones y planteando dudas. Estudio (NP1): Preparación de trabajos (NP2): Resolver utilizando el material bibliográfico y propio los problemas planteados. Presencial (P3): Realizar los montajes y/o simulaciones participando de forma activa planteando dudas y proponiendo soluciones Estudio (NP1): Estudio de los guiones de prácticas con carácter previo a la realización de las mismas y planteamiento de dudas 0,3 0,4 0,6 0,6 Preparación de trabajos (NP2): Realizar un informe con los resultados. 0,6 Realización de pruebas de evaluación Preparación, corrección y revisión de las pruebas de evaluación Presencial (P6): Realización de prueba de evaluación individual. 0,1 Estudio (NP1): Estudio de la materia 0,27 Preparación de trabajos (NP2): 6

12 7. Técnicas de valuación 7.1. Técnicas de evaluación Instrumentos Realización / criterios Peso Prueba escrita Problemas y cuestiones 70% Asistencia a prácticas, informes de prácticas y prueba práctica Comentarios adicionales: Seguimiento del trabajo realizado en el por parte de los profesores. Informes con los resultados de cada práctica. Prueba de consistente en la realización y verificación de un montaje experimental Competencias genéricas (4.2) evaluadas Ta1, Ta4, Ta5 Tb5, Tc1 Resultados (4.4) evaluados 1, 2, 4, 5 30% Ta5, Tb5, Tc1 2, 3, 5 La asignatura se evaluará mediante un examen final de problemas y cuestiones de 3 horas de duración aproximadamente. La asistencia a las prácticas de es obligatoria, así como la entrega de un informe con los resultados de cada práctica, en las fechas que se determinen. La evaluación del conjunto de las prácticas podrá tener en cuenta los siguientes factores: seguimiento del trabajo realizado en el por parte de los profesores, informes con los resultados de cada práctica, y examen de consistente en la realización y verificación de un montaje experimental. La nota final de la asignatura se calculará en base a la nota del examen (70 %) y de las prácticas (30 %). La asignatura cumplirá la normativa vigente en cuanto a evaluación continua y a evaluación mediante examen final.

13 8. Distribución de la carga de trabajo del estudiante Actividades presenciales Convencionales No convencionales Actividades no presenciales Semana Bloque / Tema / Actividad P1. Clases teoría P2. Clases problemas P3. Prácticas de Total convencionales P4. Conferencias, seminarios, etc. P5. Presentación de trabajos Total no convencionales NP1. Estudio NP2. Preparación de trabajos Total no presenciales Total horas 1 Lección Lección Lección ,5 2 8,5 12,5 4 Lección 2.1, ,5 6,5 10,5 5 Lección 2.2, Lección ,5 2 8,5 12,5 7 Lección ,5 6,5 10,5 8 Lección 3.2, Lección 3.3, ,5 2 8,5 12,5 10 Lección ,5 6,5 10,5 11 Lección Lección ,5 2 8,5 12,5 13 Lección ,5 6,5 10,5 14 Lección Lección Periodo de exámenes Evaluación TOTAL HORAS Entregables Comentarios:

14 9. Recursos y bibliografía 9.1. Bibliografía básica A. Sedra y K. C. Smith. "Microelectronic Circuits". 5 th Edition. Oxford University Press, S. M. Sze. "Semiconductor Devices. Physics and Technology", 2ª Edición, Wiley Bibliografía complementaria Stanley Wolf y Richard F.M. Smith. Student Reference Manual for Electronic Instrumentation Laboratories. Prentice Hall, 1990 (existe edición en español). Paul Horowitz y Winfield Hill. The Art of Electronics. Cambridge University Press, Thomas C. Hayes y Paul Horowitz. "Student Manual for the Art of Electronics". Cambridge University Press, E. Batalla Viñals et al. Problemas de Electrónica Analógica. Univ. Politécnica de Valencia. M. Iranzo Pontes et al. Electrónica Analógica Discreta. Universidad Politécnica de Valencia. Juan B. Roldán y Fco Jesús Gámiz, "Dispositivos Electrónicos. Problemas Resueltos". Editorial Ra Ma, 2001 Luis Prat Viñas (Editor). Circuitos y Dispositivos Electrónicos. Ediciones de la Universidad Politécnica de Cataluña, Recursos en red y otros recursos Datasheets de componentes Manuales de instrumentación Aula virtual Herramientas CAD de diseño electrónico: PSPICE