Planificaciones Dispositivos Semiconductores. Docente responsable: GONZALEZ MARTIN GERMAN. 1 de 7

Transcripción

1 Plnificciones Dispositivos Semiconductores Docente responsble: GONZALEZ MARTIN GERMAN 1 de 7

2 OBJETIVOS Estudir l físic de los res prtir de un enfoque electrostático. Aprender el funcionmiento de los dispositivos res más hbitules (diodo, trnsistor MOSFET, trnsistor TBJ) Aplicr los trnsistores l diseño de mplificdores elementles con TBJ y MOSFET en ls tres configurciones comunes y l diseño de circuitos inversores digitles C Relizr trbjos prácticos centrdos en el diseño, con énfsis en l medición experimentl, en l simulción de circuitos medinte el softwre PSPICE y en el nálisis de hojs de dtos de trnsistores. Adquirir un conocimiento generl cerc de dispositivos res de uso más específico: dispositivos opto-electrónicos (LEDs, Diodos láser, CCD), sensores (efecto Hll, termistores, etc.), dispositivos de dispro (SCR, Tric, tiristor, etc.). CONTENIDOS MÍNIMOS - PROGRAMA SINTÉTICO 1. Conceptos básicos de físic de res: portdores electrones y huecos; generción, recombinción y equilibrio térmico; donores y ceptores; corriente de corrimiento y corriente de difusión. 2. MOS electrostátic: juntur PN, brrer de potencil, zon desiert, cpcidd de juntur; juntur MOS, cumulción, deserción, inversión, potencil de juntur, cpcidd de juntur. 3. Trnsistor MOS: crcterístics de trnsferenci; modelo en continu; modelo de pequeñ señl de ltern; prámetros del modelo SPICE. 4. Diodo PN: crcterístics I-V; modelos en continu; modelos de pequeñ señl; prámetros SPICE 5. Trnsistor bipolr de juntur: crcterístics de trnsferenci; modelo en continu; modelo de pequeñ señl de ltern; prámetros del modelo SPICE. 6. Circuitos digitles inversores con MOS: crcterístics de trnsferenci de un inversor; tecnologí C-MOS; modelo SPICE. 7. Amplificdores monoetp: configurciones básics pr trnsistores MOS y TBJ; modelo SPICE PROGRAMA ANALÍTICO 1. Físic de res y tecnologí de IC 1.1. Electrones, huecos, modelo de bnds Generción, recombinción y equilibrio térmico 1.3. Dopje: donores y ceptores 1.4. Trnsporte de portdores, corriente de corrimiento y corriente de difusión 1.5. Tecnologí de circuitos integrdos y procesos de fbricción Juntur PN estátic. Brrer de potencil, zon desiert. Juntur en equilibrio térmico 2.2. Potencil de contcto metl r 2.3. Juntur PN en invers. Cpcidd de juntur en invers Modelo SPICE pr juntur PN 2.5. Estructur Polrizción y bnd pln, cumulción, deserción, inversión. Potencil de umbrl VTH 2.6. Cpcidd de l estructur MOS 3. Trnsistor MOS 3.1. Circuito, símbolos y terminles Crcterístics de trnsferenci ID-VDS 3.3. Físic del dispositivo, corrientes y crgs 3.4. Zons de trbjo 3.5. Modelo de cnl grdul. Potencil de umbrl VTH 3.6. Modelo de circuito en continu 3.7. Modelo de circuito en pequeñ señl 3.8. Cpciddes 3.9. Modelos cnl p y cnl n Estructur C-MOS Modelo SPICE 4. Diodo de juntur PN 4.1. Crcterístics y definiciones de circuito 4.2. Diodos PN integrdos 4.3. Polrizción direct, corrientes de corrimiento y de difusión 2 de 7

3 4.4. Inyección de portdores, corrientes de myoritrio y de minoritrios 4.5. Polrizción invers 4.6. Modelos del diodo pr pequeñ y grn señl 4.7. Cpcidd de juntur en direct, cpcidd de difusión Modelo SPICE 4.9. Aplicciones del diodo 5. Trnsistor bipolr de juntur 5.1. Estructur, símbolos y circuito 5.2. Crcterístics de trnsferenci y regiones de funcionmiento 5.3. Polrizción direct de l juntur de bse. Flujo de portdores 5.4. Gnnci de corriente F y F 5.5. Zon de polrizción invers y sturción 5.6. Ecuciones de Ebers Moll. Modelo en continu 5.7. Modelo pr pequeñ señl híbrido 5.8. Efectos de 2do orden 5.9. Trnsistores integrdos npn y pnp lterles Modelo SPICE 6. Circuitos digitles inversores con MOS 6.1. Crcterístics de trnsferenci de un inversor. Niveles lógicos y márgenes de ruido 6.2. Crcterístics de trnsición 6.3. Circuito inversor N-MOS 6.4. Circuito inversor C Crcterístics del inversor C-MOS 6.6. Resolución con modelo SPICE 7. Amplificdores monoetp 7.1. Conceptos generles. Amplificdores de dos puertos 7.2. Amplificción, efecto de l crg y de l resistenci del generdor 7.3. Amplificdor CE y CS. Polrizción y modelo de pequeñ señl. Efecto de l resistenci en emisor Amplificdor CB y CG 7.5. Amplificdor CC y CD 7.6. Modelo SPICE de los mplificdores 8. Regímenes máximos 8.1. Regímenes máximos de tensión y corriente 8.2. Efectos térmicos en los res 8.3. Nociones de disipción de potenci y diferentes tipos de encpsuldos 8.4. Diodos, TBJ y MOS de potenci 9. Dispositivos de dispro 9.1. SCR y TRIAC 10. Dispositivos optoelectrónicos res Emisores. LED y Lser r. Dispositivos CCD Receptores. Fotodiodos PIN y Avlnch. Fototrnsistores 11. Sensores res Principios de funcionmiento de sensores : tempertur, celerción, efecto Hll. BIBLIOGRAFÍA Bibliogrfí recomendd: - Microelectronics, n integrted pproch. Roger Howe & Chrles Sodini Prentice Hll - Semiconductor Physics & Devices. Donld Nemen Mc Grw Hill Bibliogrfí dicionl: Texto de ls clses teórics (1 22). Guí TP y Mteril pr utoevlución: pregunts conceptules, problems, simulciones. Tutoril del progrm SPICE. RÉGIMEN DE CURSADA Metodologí de enseñnz ) Semn 1 10 correspondientes los cpítulos 1 l 5 inclusive del progrm. Clses teórico práctics obligtoris, con explicción conceptul del tem y resolución de ejercicios en clse. b) Semn 11 16, correspondientes los cpítulos 6 11 del progrm. Clses teórico-práctics con explicción del tem y resolución de problems y clses de lbortorio con utilizción de softwre de simulción y mediciones de circuitos con instrumentl. 3 de 7

4 Modlidd de Evlución Prcil Evlución escrit con desrrollo de tems teóricos y resolución de problems. Condiciones de probción: Aprobción del prcil (correspondiente los cpítulos 1 l 5 del progrm) Relizción de un informe del diseño, simulción y medición de un circuito (el informe debe ser probdo ntes de rendir el coloquio) Relizción de un monogrfí sobre un tem elección (l monogrfí debe ser probd ntes de rendir el coloquio) Aprobr el coloquio (correspondiente los cpítulos 6 11 del progrm, el informe del circuito y l monogrfí) 4 de 7

5 CALENDARIO DE CLASES Semn Tems de teorí Resolución de problems Lbortorio Otro tipo Fech entreg Informe TP Bibliogrfí básic <1> 15/08 l 20/08 Introducción - Importnci y uso de los res Físic de resfísic de res <2> 22/08 l 27/08 Físic de res y tecnologí de IC <3> 29/08 l 03/09 Tre: Instlr PSPICE 9.1 y MATLAB Demo progrm resolución numéric exct Juntur PN <4> 05/09 l 10/09 Tre: Leer tutoriles PSPICE 9.1 y MATLAB <5> 12/09 l 17/09 Trnsistor MOS Demostrción MATLAB Tre: Comprr mteriles TP Nº1 <6> 19/09 l 24/09 Trnsistor MOS TP Nº1 - MOSFET <7> 26/09 l 01/10 Diodo de juntur PN Diodos especiles: Diodos Zener, Schottky, etc. TP Nº1 Tre: Comprr Mter. TP Nº2 <8> 03/10 l 08/10 Trnsistor bipolr de juntur Discusión TP Nº2 - TBJ Entreg TP Nº1 <9> 10/10 l 15/10 Trnsistor bipolr de juntur TP Nº2 <10> 17/10 l 22/10 Amplificdore s monoetp con MOSFET TP Nº2 TBJ Devolución TP Nº1 <11> 24/10 l 29/10 Amplificdore s monoetp con MOSFET 2d Entreg TP Nº1 - Consults pr el Prcil PARCIAL <12> 31/10 l 05/11 Amplificdore s monoetp con TBJ Entreg TP Nº2 - Discusión TP Nº3: Amplificdo Entreg nots de prcil <13> 07/11 l 12/11 Circuitos digitles CMOS TP Nº3 - Amplificdor 5 de 7

6 Semn Tems de teorí Resolución de problems Lbortorio Otro tipo Fech entreg Informe TP Bibliogrfí básic <14> 14/11 l 19/11 Fuentes de corriente y tensión // Regímenes máximos TBJ y MOSFET TP Nº3 <15> 21/11 l 26/11 Dispositivos de potenci // Dispositivos optoelectrónicos // MEMS TP Nº4 <16> 28/11 l 03/12 Sensores Semiconducto res // Scling down CMOS technology TP Nº4 6 de 7

7 CALENDARIO DE EVALUACIONES Evlución Prcil Oportunidd Semn Fech Hor Aul 1º 10 2º 12 3º 14 4º 7 de 7