ASIGNATURA: DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS

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1 ASIGNATURA: DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS A EXTINGUIR I. T. Telecomunicación Universidad de Alcalá Curso Académico 10/11

2 Curso 1º Cuatrimestre 1º GUÍA DOCENTE Nombre de la asignatura: Dispositivos Electrónicos Código: Titulación en la que se imparte: Departamento y Área de Conocimiento: Carácter: Troncal Créditos ECTS / Alcalá: 4.5 I. T. Telecomunicación Electrónica. Tecnología Electrónica Curso: 1º Profesorado: Ana Jiménez Martín Horario de Tutoría: Idioma en el que se imparte: Publicado en la web Castellano 1. PRESENTACIÓN Dispositivos Electrónicos es una asignatura a extinguir con la entrada de los nuevos planes de grado. Por lo tanto, no se impartirá docencia reglada y la evaluación consistirá únicamente en un examen final de la asignatura. La asignatura está enfocada como el primer contacto del estudiante con la electrónica. El principal objetivo es que el alumno adquiera unos conocimientos básicos sobre los componentes electrónicos y su utilización en circuitos sencillos, lo que le facilitará enfrentarse a otras asignaturas del área en cursos posteriores Prerrequisitos y Recomendaciones El requisito indispensable, dado que es una asignatura a extinguir en la que no se impartirá docencia reglada, es que el alumno debe haber estado matriculado en la misma con anterioridad, y debería haber asistido a clase. 2

3 2. COMPETENCIAS Conocimientos: 1. Capacidad para definir y distinguir los componentes electrónicos más utilizados; que sea capaz de nombrar las características y parámetros principales de cualquier componente electrónico genérico. 2. Capacidad de análisis de las características de los componentes pasivos más utilizados y los parámetros característicos más importantes que los definen. 3. Capacidad para identificar los principales parámetros característicos de los semiconductores, así como su influencia en el comportamiento eléctrico de los mismos. Se pretende que posteriormente puedan comprender el funcionamiento de los dispositivos basados en semiconductores. 4. Capacidad para identificar los dispositivos activos basados en unión pn y los parámetros más significativos que los definen. 5. Capacidad para resolver problemas de mediana dificultad en relación con las materias tratadas. Competencias específicas: 1. Gestión del tiempo en la resolución de problemas prácticos. 2. Capacidad de análisis frente a la capacidad de memorización. 3. CONTENIDOS Contenidos: Tema 1. Introducción a los dispositivos electrónicos: Conducción en sólidos: conductores, aislantes y semiconductores. Estudio comparativo: concentración de portadores, niveles de energía y conductividad. Aspectos generales de dispositivos electrónicos. Características técnicas generales: magnitudes nominales, tolerancias, derivas, coeficientes de temperatura y tensión. Conceptos de polarización y punto de trabajo en estática: cálculo analítico y gráfico. Modelos equivalentes en estática. Asociación de componentes: serie y paralelo. Tema 2. Dispositivos electrónicos pasivos: Resistores fijos: constitución interna y características eléctricas. Series de valores normalizados, resistencia crítica. Limitaciones en el uso de resistores fijos. Resistores variables. Leyes de variación. Características técnicas. Limitaciones. Condensadores. Estudio desde un punto de vista ideal: parámetros característicos. Estudio desde un punto de vista real: pérdidas en continua y en alterna. Factor de pérdidas. Modelos equivalentes de componentes pasivos. 3

4 Tema 3. Estructura y propiedades de materiales semiconductores: Estructura y propiedades de semiconductores intrínsecos. Dopado homogéneo y no homogéneo. Estructura y propiedades de semiconductores homogéneos tipo n y tipo p. Estadística de concentración de portadores. Variación con la temperatura. Nivel de Fermi. Mecanismos de conducción en semiconductores: corrientes de arrastre y de difusión. Semiconductores no homogéneos. Unión homopolar y heteropolar. Cinética del desequilibrio. Fenómenos de generación y recombinación de portadores. Ecuación de continuidad de la carga. Particularización de la ecuación de continuidad de la carga: recombinación de exceso de portadores minoritarios e inyección de minoritarios en fuente constante. Tema 4. Fundamentos de la unión p-n: Introducción. Concepto y tipos de uniones. La unión p-n en equilibrio. Distribución de portadores en equilibrio. Distribución de campo y potencial eléctrico en equilibrio. Potencial de contacto. Diagramas de bandas de energía de la unión p-n en equilibrio. Unión p-n polarizada en directo. Modificación de la distribución de potencial y de la anchura de la zona de transición. Diagramas de bandas de energía con polarización directa. Distribución de portadores. Unión p-n polarizada en inverso. Modificación de la distribución de potencial y de la anchura de la zona de transición. Diagramas de bandas de energía con polarización inversa. Distribución de portadores con la unión p-n polarizada en inverso. Ley de la unión. Análisis cuantitativo de corrientes por la unión. Ecuación de la corriente por la unión p-n. Tema 5. Diodos semiconductores: Curva característica de la unión p- n. Característica I-V real. Fenómenos de ruptura en la unión: inestabilidad térmica, multiplicación por avalancha, efecto tunel o zener. Limitaciones en polarización directa e inversa. El diodo semiconductor. Aproximaciones lineales del diodo. Comportamiento en continua. Análisis mediante rectas de carga. Asociaciones de diodos en: serie, paralelo y mixta. Análisis mediante circuitos equivalentes. Resistencia estática. Resistencia dinámica. Comportamiento del diodo en régimen variable. Modelo de control de carga. Régimen variable como sucesión de estados estacionarios. Comportamiento del diodo en pequeña señal. Análisis en pequeña señal en directo: resistencia directa y capacidad de difusión. Análisis en pequeña señal en inverso: resistencia inversa y capacidad de transición. El diodo en conmutación: de directa a inversa y de inversa a directa. Evolución temporal de: corriente, tensión, exceso de carga y minoritarios. Constantes de tiempo. Recorrido del punto de trabajo en alta frecuencia. Tema 6. Tipos de diodos y circuitos de aplicación: Tipos de diodos según su aplicación. Rectificadores: de media onda y de onda completa. Especificaciones más importantes. Estabilizadores de tensión. Diodos zener. Especificaciones más importantes. Circuitos recortadores: a un nivel y a dos niveles. Detectores de AM. Diodos de capacidad variable (varactores o varicaps). Diodo tunel: aplicaciones en oscilación y amplificación. Especificaciones más importantes del diodo tunel. Diodos especiales para microondas: Diodo Schottky, diodo pin, diodo de carga almacenada, diodo IMPATT, diodo Gunn, diodo invertido. 4

5 Programación de los contenidos Se presenta el total de horas impartidas los cursos anteriores para la enseñanza de los temas, de forma que el estudiante tenga una orientación que le guíe en la planificación de las horas de estudio que debe dedicar a cada uno de los temas de la asignatura. Unidades temáticas Introducción a los dispositivos electrónicos Dispositivos electrónicos pasivos Estructura y propiedades de materiales semiconductores Fundamentos de la unión p n Diodos semiconductores Tipos de diodos y circuitos de aplicación Total horas, clases, créditos o tiempo de dedicación 6 horas 6 horas 7 horas 8 horas 7 horas 6 horas 4. METODOLOGÍAS DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE. ACTIVIDADES FORMATIVAS El estudiante deberá preparar la asignatura de manera libre y presentarse a un examen final. Todo el material docente: transparencias, ejercicios y exámenes de cursos anteriores, estará disponible en la página Web de la asignatura. Para la resolución de dudas, el estudiante dispondrá de tutorías personales con el profesor en el horario que se publicará a principio de curso en la página Web de la asignatura. Número de horas totales: Número de horas presenciales: 0 Número de horas del trabajo propio del estudiante: Las que el estudiante estime necesarias para superar la asignatura mediante un examen final. 5

6 Estrategias metodológicas El alumno deberá prepara la asignatura de forma personal, pudiendo hacer uso de las horas de tutoría de cada profesor para resolver las dudas que le surjan. Materiales y recursos Todo el material docente: transparencias, bibliografía recomendada, ejercicios, soluciones a los ejercicios y exámenes de cursos anteriores resueltos estará disponible en la página Web de la asignatura: 5. EVALUACIÓN Criterios de calificación La asignatura se evaluará mediante un único examen con una puntuación máxima de 10 puntos. Criterios de evaluación El alumno superará la asignatura si su nota final es igual o superior a 5 puntos. Procedimientos de evaluación La evaluación se realizará a través de un único examen final. Dicha prueba constará de 4 ó 5 problemas, sin documentación, que cubrirá toda la materia propuesta en el temario. 6. BIBLIOGRAFÍA Bibliografía Básica DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS (I). J. Ureña, R. Barea, R. García, F. Espinosa, J.L. Lázaro. Servicio de Publicaciones de la Universidad de Alcalá Reimpresión corregida de PROBLEMAS DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS. R. Barea, M. Domínguez, M. S. Escudero, R. García, A. Gardel, M. Guerra, E. López. Servicio Publicaciones de la Universidad de Alcalá ISBN: El libro de texto anterior se ajusta al temario de la asignatura, a modo de apuntes, lo que facilitará al alumno el seguimiento de la misma. Al final de cada capítulo se incluye una colección de problemas con sus soluciones, que 6

7 sirven de apoyo para la comprensión y puesta en práctica de los conceptos teóricos aprendidos. Así mismo el otro libro que se propone es una colección de problemas resueltos que pueden servir de base antes de enfrentarse a los problemas del libro de texto. "COMPONENTES ELECTRÓNICOS: I.- Introducción a los Componentes Electrónicos. II.- Resistores lineales fijos y variables. III.- Resistores No Lineales. IV.- Condensadores". F. Espinosa, J. L. Lázaro, F. J. Meca y J. Ureña. Servicio de Publicaciones de la Universidad de Alcalá ( ). "COMPONENTES ELECTRÓNICOS: V.- Diodos semiconductores. VI.- Transistores bipolares. VII.- Transistores unipolares" J. Ureña, J. L. Lázaro F. Espinosa y R. García. Servicio de Publicaciones de la Universidad de Alcalá ( ). Esta colección de 7 libros (uno dedicado a cada tipo de dispositivos), presenta un estudio más exhaustivo que en las referencias previas, también con una estructura de apuntes y con un alto contenido práctico. Se presentan como bibliografía básica puesto que son una antigua edición extendida de las primeras referencias. Bibliografía Complementaria "Microelectrónica". Jacob Millman y Arvin Grabel.. Ed. Hispano Europea. "Circuitos Electrónicos. Análisis, simulación y diseño. Norbert R. Malik.. Ed. Prentice Hall. "Semiconductor Device Modeling with 'Spice'". P. Antogneti y G. Massobrio.. Ed. McGraw-Hill. Fundamentos de semiconductores. Robert F. Pierret. Ed. Addison-Wesley Iberoamericana. 2ª edición, ISBN El diodo PN de unión. Gerold W. Neudeck. Ed. Addison- Wesley Iberoamericana. 2ª edición, ISBN