Sílabo de Semiconductores y Dispositivos Electrónicos

Transcripción

1 Sílabo de Semiconductores y Dispositivos Electrónicos I. Datos Generales Código Carácter A0561 Obligatorio Créditos 5 Periodo académico 2016 Prerrequisito Ninguno Horas Teóricas: 3 Prácticas: 3 II. Sumilla de la Asignatura Bandas de energía, cristales de (silicio), materiales extrínsecos e intrínsecos, la juntura PN y el diodo semiconductor, introducción a la teoría de los transistores BJT. Tipos, configuraciones, recta de carga, parámetros híbridos, parámetros pi. Los transistores fet, los transistores mosfet, diversas configuraciones, propiedades, rectas de carga. El amplificador diferencia III. Competencia Define y explica los conceptos y teorías más importantes y generales acerca de los dispositivos electrónicos, demostrando una actitud crítica con respecto a la información producida y recibida. Utiliza la teoría de los dispositivos electrónicos para aplicarlos a cualquier sistema eléctrico y en diversas situaciones prácticas. Argumenta e identifica con comentarios a favor o en contra acerca de los conocimientos adquiridos mostrando actitudes de familiarización con la asignatura y con la carrera profesional.

2 IV. Organización de los Aprendizajes Asignatura: Comunicación Unidad Conocimientos Procedimientos Actitudes INTRODUCCIÓN Aplicaciones de la electrónica en la electricidad. Historia Describe las aplicaciones de la electrónica en la de los dispositivos electrónicos y la electrónica. electricidad. BANDAS DE ENERGÍA Describe la teoría de las bandas de energía y las Teoría de bandas de energía, en los cristales (Si, Ge), propiedades de los materiales intrínsecos, extrínsecos y conductividad, resistividad y movilidad, en los metales; las impurezas trivalentes y pentavalentes. materiales extrínsecos, é intrínsecos, conductividad, resistividad y movilidad, en los semiconductores. I II EL DIODO SEMICONDUCTOR La juntura PN y el diodo semiconductor, explicación de su funcionamiento desde el punto de vista de los semiconductores. El diodo ideal, aproximaciones del diodo. El diodo como recortador, función de transferencia, ejemplos, resolución de problemas con diodos.enclavadores, Multiplicadores de tensión. El diodo zener. Características y aplicaciones. Planteamiento de desarrollo de un proyecto de control electrónico con el empleo de transistores y microcontroladores. INTRODUCCIÓN A LOS TRANSISTORES BJT Clasificación, Teoría de los BJT. Tipos y configuraciones de los transistores. Rectas de carga. Problemas de aplicación. Variaciones de la ganancia de corriente. La recta de carga. El punto de trabajo. Saturación. El transistor en conmutación. Polarización de emisor. Excitadores para los LEDS. Efecto de pequeños cambios. Polarización por divisor de tensión: recta de carga y punto de trabajo. Polarización de emisor con dos fuentes de alimentación. Otros tipos de polarización. Actividad: Visita técnica a una empresa. Diseña circuitos con diodos utilizando herramientas de las ciencias básicas y Pspice de Orcad Diseña en laboratorio circuitos aplicativos con diodos zener y de propósito general Resuelve problemas con transistores BJT en continua. Describe los tipos de transistores fet así como sus características y configuraciones principales. Analiza el efecto que produce en la corriente de colector y la tensión colector emisor, el parámetro ganancia de corriente Analiza el transistor BJT y su punto de trabajo así como su funcionamiento como conmutador Resuelve problemas aplicativos sobre los diferentes tipos de polarización Reconoce las cualidades del ingeniero en el proceso de solución de los problemas en ingeniería. los materiales semiconductores en el diseño de dispositivos electrónicos. los dispositivos electrónicos en la solución de problemas. Resalta la importancia de los circuitos electrónicos con transistores y dispositivos pasivos. Evaluación Parcial

3 III IV INTRODUCCIÓN A LOS TRANSISTORES FET Análisis teórico, funcionamiento, tipos, características principales. Configuraciones importantes, Rectas de carga, problemas diversos. Análisis de Problemas mixtos de FET y BJT en continua. INTRODUCCIÓN A LOS MOSFET Análisis de los mosfet, características, tipos. Formas de funcionamiento, Rectas de carga, el mosfet como interruptor. Problemas diversos. INTRODUCCIÓN A LOS AMPLIFICADORES DIFERENCIALES Teoría de los amplificadores diferenciales. Corriente de polarización. Corriente offset de entrada. Corriente de polarización de entrada Análisis para señal. Impedancia de entrada. Tensión de offset de salida. Tensión de salida ideal. Efectos combinados. Ganancia en modo común. Rechazo al modo común. El espejo de corriente. El amplificador diferencial con espejo de corriente. Corriente de polarización mediante fuente de corriente. Carga activa Resuelve problemas con transistores FET utilizando los conceptos teóricos aprendidos Analiza el comportamiento del mosfet en el simulador Pspice de Orcad Elabora circuitos aplicativos con MOSFET en laboratorio utilizando un control PWM para controlar la velocidad de un motor cc. Resuelve problemas sobre corriente de polarización y corrientes de offset y de polarización de entrada. Resuelve problemas aplicativos de ganancia para señal Diseña un circuito aplicativo con amplificadores diferenciales en laboratorio Resuelve problemas sobre ganancia en modo común Elabora circuitos aplicativos en laboratorio utilizando un amplificador operacional como variante para el control PWM. Resuelve problemas sobre espejos de corriente Evaluación Final Asignatura: Comunicación Resalta la importancia de los dispositivos electrónicos y su aplicación a la electricidad. Posee una actitud reflexiva y critica frente a la investigación científica y sus resultados. Valora la importancia del transistor mosfet como dispositivo conmutador los amplificadores diferenciales en aplicaciones eléctricas.

4 V. Estrategias Metodológicas El proceso de aprendizaje consiste en el desarrollo teórico de los conceptos básicos y estrategias adecuadas para resolver ejercicios y problemas. Basadas en métodos como el inductivo deductivo, procedimientos de observación, comparación, abstracción, generalización y aplicación de técnicas expositivas dialogadas, trabajos en grupo, práctica en problemas entre otros que influyan en el buen aprendizaje, incidiendo en la investigación. Fase de diseño previo por parte del docente. Selección de contenidos tanto conceptuales, procedimentales de manera diversificada y respondiendo a su realidad. Planteamiento de los objetivos que se busca al finalizar el curso y la selección de las actividades de aprendizaje. Determinación de recursos materiales Propuesta previa para la formación de grupos de trabajo para realizar las actividades. Fase de aprendizaje. Motivación o situación desequilibrante que haga vivir intensamente al estudiante: es el momento donde se presenta el problema. Los estudiantes elaboran organizadores de conocimientos y resuelven problemas utilizando conocimientos teóricos e implementan circuitos con dispositivos semiconductores realizando medición de parámetros eléctricos. Buscan y manifiestan las posibles aplicaciones o causas del problema (primeras hipótesis). Seleccionan estrategias para encontrar respuesta al problema. Ejecutan la estrategia realizando por ejemplo experimentos, revisando bibliografía escrita (separatas) o audiovisual, efectuando visitas de campo y otras actividades de investigación (la conclusión de la información cuaderno, papelógrafo, mural, otros). Elaboran nuevas hipótesis basados en lo aprendido y establecen las diferencias con las previas. Refuerzan y aplican lo aprendido a situaciones diarias. Reflexionan sobre sus aprendizajes, las estrategias seguidas, la propuesta y la ayuda docente y terminan planteando nuevas interrogantes o problemas. Fase de la Metodología experimental. Observación de experimentos para comprenderlos y explicarlos tomando como base los conocimientos teóricos adquiridos Formulación de hipótesis partiendo de los experimentos observados. La explicación de sistemas matemáticos a la hipótesis obtenida se le aplica un planteamiento para poder dar más sentido a la hipótesis obtenida. Hay dos formas de comprobar los sistemas matemáticos: Compara los hechos observados que quedan explicados por las hipótesis, al introducir en la comparación conclusiones lógicas. Ver si se han encontrado nuevos hechos y ver si se pueden adaptar a las hipótesis para dar sentido a los razonamientos. La experimentación: al contrastar las consecuencias de las hipótesis con lo que ocurre en la realidad se pueden plantear tres posibilidades: La experimentación confirma la hipótesis: los hechos obtenidos se dan en la realidad por lo tanto se verifican las hipótesis (porque los hechos salen de las hipótesis). La experimentación refuta esos hechos: los hechos no tienen sentido respecto a la realidad por lo tanto se anulan las hipótesis. Las consecuencias de las hipótesis no pueden obtenerse directamente ni indirectamente, por carecer de medios técnicos.

5 VI. Sistema de Evaluación Rubros Instrumentos Peso Evaluación de entrada Prueba objetiva Requisito Consolidado 1 Evaluación parcial Consolidado 2 Prueba objetiva 20% 20% Prueba objetiva 20% Evaluación final Evaluación de recuperación (*) No aplica (*) Reemplaza la nota más baja obtenida en los rubros anteriores Fórmula para obtener el promedio: 40% PF = C1 (20%) + EP (20%) + C2 (20%) + EF (40%) VII. Bibliografía 7.1 Básica SAVANT Diseño Electrónico. University of Texas at Austin. USA MALVINO Principios de Electronica. Editorial McGraw Hill España Complementaria HORESTEIN Microelectrónica, Circuitos y Dispositivos. Editorial Prentice Hall. EEUU RASHID Circuitos Microeletrônicos. Editorial McGraw Hill. España SEDRA SMITH FAVIO DI LORENZO Circuitos Microelectrónicos. EEUU Recursos Digitales Li Y". Why consider a power BJT rather than a MOSFET? Electronic Engineering Times 2010 Nov 15(1591): (2) Yang B, Wang J, Xu S, Korec J, Shen ZJ. Advanced Low-Voltage Power MOSFET Technology for Power Supply in Package Applications. IEEE Transactions on Power Electronics 2013; 28(9):