UNIVERSIDAD DE LOS LLANOS

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1 VERSIÓN: 01 PÁGINA: 1 de 7 1. UBICACIÓN CURRICULAR DEL CURSO PROGRAMA ACADÉMICO: INGENIERÍA ELECTRÓNICA ESCUELA O DEPARTAMENTO: INGENIERÍA FACULTAD: CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA DENOMINACIÓN DEL CURSO CÓDIGO INSTITUCIONAL ÁREA SEMICONDUCTORES Y MATERIALES 6150 PROFESIONAL TIPO DE PERÍODO ACADÉMICO (Marque con una X ) Semestral (18 semanas) Cuatrimestral (12 semanas) Trimestral (9 semanas) X CRÉDITOS ACADÉMICOS DEL CURSO RELACIÓN DEL CRÉDITO ACADÉMICO HORAS DE TRABAJO CON ACOMPAÑAMIENTO DIRECTO HORAS DE TRABAJO INDEPENDIENTE 1: INTRODUCCIÓN 2. DESCRIPCIÓN DEL DISEÑO DE CURSO Los materiales solidos están formados por átomos densamente empaquetados con intensas fuerzas de interacción entre ellos. Los efectos de interacción son responsables de las propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas, magnéticas y ópticas de los sólidos.estudia las propiedades físicas de los materiales sólidos utilizando disciplinas tales como: la mecánica cuántica, la cristalografía y el electromagnetismo. La mayoría de los conductores sólidos de la electricidad pueden clasificarse o como metales o como semiconductores. La corriente constituye una manifestación del movimiento de carga por el interior de un material, por lo cual será necesario examinar el origen y comportamiento de la carga capaz de moverse a fin de comprender el proceso de conducción de un material. Metales: La mayoría de los metales son buenos conductores de la electricidad, ello es debido a que contienen concentraciones grandes de electrones libres o móviles. Los electrones son móviles en el sentido de que no están vinculados a los átomos del metal, sino que pueden moverse libremente por el volumen de éste. Corrientemente cada átomo de metal contribuye con uno o dos electrones (electrones de valencia). Los demás electrones permanecen ligados con los núcleos particulares. Semiconductores: Los electrones de valencia de los átomos de un semiconductor (tal como el silicio o el germanio) no pueden, en su mayor parte, moverse libremente por el interior de semiconductor. En vez de ello, participan en los enlaces covalentes que mantienen unidos los átomos del semiconductor constituyendo una distribución

2 VERSIÓN: 01 PÁGINA: 2 de 7 cristalina periódica. Cada átomo de cristal tiene cuatro vecinos más próximos con los que comparte sus electrones de valencia. 2.2 JUSTIFICACIÓN La ciencia de materiales está relacionada con propiedades mecánicas, ópticas, electromagnéticas, térmicas, acústicas, etc., y es esencial para la electrónica de los dispositivos semiconductores, cuyos principios de funcionamiento residen en la física del estado sólido. Resuelta pues indispensable tener un conocimiento claro de estos temas para el uso y diseño de estos componentes. La tecnología de la electrónica, una aplicación de la ciencia de materiales, se ha venido desarrollando a grandes pasos en los últimos tiempos. Estos avances tecnológicos significan que se necesita de una base de conocimientos físicos, en particular de la mecánica cuántica y del estado sólido, para poder comprender los fenómenos que se producen en los dispositivos electrónicos 2.CRITERIOSPARA EL DESARROLLO DEL CURSO Para la aprobación del curso es necesario el 95% de asistencia obligatoria. Se requiere puntualidad, buena disposición y participación en clase. Además, responder con todas las actividades de trabajo independiente, según establecido en las guías y talleres. 2.4 METODOLOGÍA GENERAL DE DESARROLLO DEL CURSO Exposición magistral del tema por el docente de los temas de cada unidad. Aplicaciones tecnológicas de los nuevos conocimientos científicos. Solución de problemas de los temas correspondientes. Animaciones, simulaciones y prácticas en el laboratorio. 2.5PROPÓSITO(S) Conocer, comprender y manejar los conceptos fundamentales de la ciencia de materiales que sirvan de fundamento a los dispositivos electrónicos y opto electrónicos de la ingeniería y la instrumentación científica Señalar las tendencias de evolución de los conocimientos físicos que pueden aportar los cambios más notables de la tecnología en el futuro cercano donde el futuro profesional deberá desarrollar su actividad profesional Generar la necesidad de que el profesional de ingeniería comprenda las recientes ideas físicas sobre las que se apoya el conocimiento tecnológico Mostrar la importancia del desarrollo de la capacidad de abstracción para

3 VERSIÓN: 01 PÁGINA: de 7 generar modelos físicos que permitan una comprensión de la realidad del mundo y una justificación completa de los hechos empíricamente comprobados 2.6 OBJETIVO(S) 1. Comprender y aplicar la teoría fotónica de la radiación electromagnética. 2. Reconocer la teoría cuántica como base fundamental para estudiar los sistemas semiconductores de baja dimensionalidad. Reconocer la ecuación Schrödinger como la ecuación fundamental de la mecánica cuántica y sus aplicaciones a problemas con funciones de potenciales sencillos. 4. Clasificar los materiales solidos según el tipo de enlace atómico 5. Comprender los fenómenos que se producen en los dispositivos electrónicos y opto electrónicos con base en los conocimientos físicos de la mecánica cuántica y la física del estado sólido. 2.7 COMPETENCIAS Y UNIDADES TEMÁTICAS O PROBLEMAS DE CONOCIMIENTO COMPETENCIA DEL CURSO Los contenidos de Física cuántica, proporcionan las bases para la formación del ingeniero en la comprensión de los principios físicos cuyas aplicaciones han dado origen a gran parte de la tecnología actual. Inventos como el transistor, el diodo, el láser y otras aplicaciones de la física del estado sólido son estudiados en este curso. Claramente estas aplicaciones se utilizan en otros cursos como circuitos eléctricos, control y electrónica de potencia. Por otra parte, la comprensión de las leyes fundamentales de la naturaleza es uno de los aspectos más importante en la formación científica y tecnológica, pues es gracias al conocimiento científico que se han logrado la gran mayoría de los avances tecnológicos. Además esta comprensión le brinda al estudiante un panorama global que le permitirá adaptarse fácilmente a la aparición de nuevas tecnologías. Finalmente, podemos decir que la física moderna es una de las ciencias que ha contribuido en los últimos tiempos al desarrollo de la tecnología y al avance en el campo de las ingenierías DIMENSIONES DE LA COMPETENCIA QUE DESARROLLA COGNITIVA PRAXIOLÓGICA ACTITUDINAL COMUNICATIVA - Aprendizaje de los conocimientos científicos -Desarrollar capacidad operativa en la resolución de problemas prácticos Actitud investigativa frente a situaciones físicas de la mecánica cuántica y Destreza y habilidad en la argumentación oral y escrita utilizando los

4 VERSIÓN: 01 PÁGINA: 4 de 7 fundamentales teóricos básicos de la mecánica cuántica. - Aprendizaje de los conocimientos básicos y fundamentales de la física del estado sólido. de la ingeniería - Comprender el principio físico de funcionamiento de los dispositivos electrónicos. -Desarrollar capacidades de abstracción para generar modelos físicos que permitan comprender las propiedades de los semiconductores del estado sólido relevantes para la ingeniería. - Actitud crítica frente a los procedimientos teóricos PROGRAMACIÓN principios y leyes de la física, para dar explicación sobre el comportamiento de sistemas cuánticos y del estado sólido UNIDAD TEMÁTICA O PROBLEMA DE CONOCIMIENTO* FÍSICA MODERNA MECÁNICA CUÁNTICA ONDULATORIA EL ENLACE ATÓMICO. SEMANAS CONTENIDOS TEMÁTICOS ACTIVIDAD HTAD HTI 1. Efecto fotoeléctrico 2. Espectroscopia. Modelos atómicos 4. Ondas de materia 1. Mecánica Cuántica ondulatoria 2. Aplicaciones de la ecuación de Schrödinger. Descripción cuántica de los átomos hidrogenoides 1. Estructura atómica. 2. El enlace iónico.. El enlace covalente. 4. El enlace metálico. 5. El enlace secundario o de Van der Waals. 6. Materiales:

5 VERSIÓN: 01 PÁGINA: 5 de 7 ESTRUCTURA CRISTALINA Clasificación en función del tipo de enlace. 1. Siete sistemas y catorce redes. 2. Estructuras metálicas.. Estructuras cerámicas. 4. Estructuras poliméricas. 5. Estructuras semiconductoras 6. Posiciones, direcciones y planos de la red. 7. Difracción de rayos X. ELEMENTOS DE LA FÍSICA DEL ESTADO SOLIDO 4 1. Propiedades eléctricas de los sólidos 2. Comportamiento de los electrones en cristales. Vibraciones de la red cristalina ESTRATEGIA(S) DE ENSEÑANZA El curso se desarrollara aplicando la estrategia Aprendizaje Basada en (ABP), donde se abordaran los problemas del nuevo conocimiento científico y las nuevas tecnologías de la ingeniería. También se utilizará estrategias pedagógicas como asistidos, clases magistrales, animaciones y simulaciones virtuales de fenómenos físicos y sistemas tutoriales que permitirá el acompañamiento permanente el estudiante en su proceso de formación. 2.9 PROCESO DE EVALUACIÓN 1. Pruebas escritas individuales. 2. Evaluación escrita grupal.. Evaluación escrita con libro abierto. 4. Entrega de ensayos escritos 5. Entrega de solución de problemas cualitativos y numéricos EVALUACIÓN DEL PROFESOR

6 VERSIÓN: 01 PÁGINA: 6 de 7 Apreciado estudiante: con el objeto de mejorar continuamente nuestros procesos académicos, le solicitamos diligenciar la evaluación del profesor que se encuentra en el Sistema de Información las fechas establecidas por la Institución BIBLIOGRAFÍA Y WEBGRAFÍA 1. Callister, W. D. (2002). Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales (Vol. 1). Reverté. 2. García, M., & Ewert, J. (200). Introducción a la física moderna. Colombia, Introducción a la Física del estado Sólido. Kittel Charles. Editorial Reverté. 4. Física del estado Sólido y de semiconductores. J.P Mckelvey. Editorial Wiley- Limusa. 5. Física Básica de semiconductores. Montserrat Robles Viejo. Editorial Paraninfo. 6. Principio Fundamentales de los dispositivos de semiconductores. Enrique G. león López. 7. Electrónica cuatro. Harry Mielaf. Editorial Limusa. 8. Física Electrónica. Curtis L Hemenway, Richard Caulton. Editorial Limusa, S.a. México, Física Cuántica. Atomos, Moléculas, Sólidos, Núcleos y Partículas. Eisberg Robert- Resnick Robert. Editorial Limusa. 10. Física para Ciencias e Ingeniería. Vol II. Fisbane-Gasiorowicz-Thorton. Editorial Prentice Hall. 11. Física II. Raymond A. Serway y John W. Jewerr,Jr. Editorial Thomson. TerceraEdición, Física del Estado Sólido: Teoría y métodos numéricos. Francisco Dominguez Adame.Thomson learning PERFIL DEL PROFESOR Pregrado: Físico o Ingeniero Físico. Postgrado: Magister en física

7 VERSIÓN: 01 PÁGINA: 7 de DATOS DEL PROFESOR El profesor debe entregar a la Dirección del Departamento al iniciar cada semestre la actualización de sus datos.