ASIGNATURA: Caracterización de Dispositivos electrónicos A EXTINGUIR I. T. Telecomunicación Universidad de Alcalá Curso Académico 10/11 Curso 1º Cuatrimestre 2º
GUÍA DOCENTE Nombre de la Caracterización de Dispositivos asignatura: Electrónicos Código: 31971 Titulación en la que se imparte: Departamento y Área de Conocimiento: Carácter: Créditos ECTS / Alcalá: Curso: Profesorado: Horario de Tutoría: Idioma en el que se imparte: Ingeniería de Telecomunicación Electrónica. Tecnología Electrónica Obligatoria 9_créditos 2º_curso D. Manuel Mazo Quintas (Teoría) Dña. Ana Jiménez Martín (Laboratorio) Publicado en la página web de la asignatura Castellano 1. PRESENTACIÓN Caracterización de 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, tanto para la parte teórica como la práctica de laboratorio. El objetivo de esta asignatura es conocer el funcionamiento de los diferentes tipos de transistores bipolares y unipolares, así como la polarización de los mismos. Así mismo se estudia el comportamiento de estos dispositivos en conmutación y en pequeña señal, y circuitos de aplicación en ambos casos. El laboratorio asociado pretende poner en práctica los conocimientos adquiridos en dispositivos electrónicos en general y, por tanto, requiere de los conocimientos teóricos de la asignatura de Dispositivos Electrónicos, del 1er cuatrimestre, así como los de está misma asignatura. 2
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 de la misma con anterioridad y haber asistido a clase/laboratorio. Además, para el aprovechamiento académico de la asignatura es necesario haber cursado las materias: Dispositivos Electrónicos Circuitos lineales 2. COMPETENCIAS Competencias genéricas: 1. Capacidad para identificar, conocer la estructura interna y principios de funcionamiento de transistores bipolares y unipolares. 2. Capacidad de análisis de las características de transistores en lo concerniente a circuitos de polarización y comportamiento en pequeña señal. 3. Capacidad para iniciarse en los circuitos electrónicos digitales básicos como aplicación inmediata de la conmutación de transistores. 4. Capacidad para resolver problemas de mediana dificultad en relación con las materias tratadas. 5. Capacidad para identificar y verificar en el laboratorio las características más importantes suministradas por los fabricantes de componentes reales. 6. Capacidad para manejar el instrumental de laboratorio y montar pequeños circuitos de prueba y/o aplicación, analizándolos con el suficiente espíritu crítico. 7. Capacidad para modelar y simular (con ayuda de PSPICE) el funcionamiento de los dispositivos y circuitos estudiados. El montaje posterior de los mismos y comprobación de resultados. Competencias específicas: 1. Gestión del tiempo en la resolución de problemas prácticos. 2. Capacidad de análisis frente a la capacidad de memorización. 3. Desarrollo de comunicación escrita, capacidad de síntesis y espíritu crítico mediante la elaboración de memorias en el laboratorio. 4. Desarrollo de trabajo en equipo en la realización de las distintas prácticas de laboratorio. 3
3. CONTENIDOS Contenidos: Tema 1. Transistores bipolares (BJT): Introducción. Estructuras y simbologías. Definiciones de tensiones y corrientes. Definición de modos de funcionamiento. Estudio cualitativo para las distintas zonas de funcionamiento. Estudio cuantitativo: ecuaciones de Ebers-Moll, parámetros, particularización de las ecuaciones para las distintas zonas de funcionamiento. Características de entrada y salida. Modelos equivalentes en continua para las distintas zonas de funcionamiento. Método de análisis y obtención de la zona de funcionamiento. Efectos de segundo orden: modulación de anchura de base (efecto Early), efecto de la temperatura, tensiones de ruptura. Tema 2.Transistores unipolares (FET):. Introducción. Tipos de transistores unipolares. Transistores JFET: estudio cualitativo, estudio cuantitativo, características de entrada y salida, zonas de funcionamiento, método de análisis y obtención de la zona de funcionamiento, modelos en continua, estructuras prácticas. Capacidad MOS: estudio cualitativo y cuantitativo (comportamiento en zona de acumulación, vaciamiento, vaciamiento-inversión e inversión). Transistores MOSFET. MOSFET de acumulación: estudio cualitativo, estudio cuantitativo, características de entrada y salida, zonas de funcionamiento, método de análisis y obtención de la zona de funcionamiento, modelos en continua, estructuras prácticas. MOSFET de deplexión: estudio cualitativo, estudio cuantitativo, características de entrada y salida, zonas de funcionamiento, método de análisis y obtención de la zona de funcionamiento, modelos en continua, estructuras prácticas. Transistor MESFET: estudio cualitativo, características de entrada y salida, zonas de funcionamiento, método de análisis y obtención de la zona de funcionamiento, modelos en continua, estructuras prácticas. Efectos de segundo orden: efecto Early, efecto de la temperatura y tensión de ruptura. Tema 3. Polarización de transistores: Introducción. Análisis del punto de polarización. Diseño de circuito de polarización para un punto de trabajo específico. Estabilidad del punto de trabajo. Sensibilidad. Factores de sensibilidad. Técnicas de estabilización. Técnicas de compensación. Factores de sensibilidad. Polarización por fuentes de corriente: circuitos básicos. Espejo de corriente. 4
Tema 4. Modelado de dispositivos semiconductores en pequeña señal: Modelos de transistores bipolares y unipolares en pequeña señal. Modelos físicos y funcionales. Parámetros característicos. Variación de los parámetros con la temperatura y la frecuencia. Configuraciones más frecuentes de circuitos amplificadores básicos. Análisis de circuitos con transistores bipolares y unipolares en pequeña señal. Características de las diferentes configuraciones. Tema 5. Transistores en conmutación: Introducción. Transistores bipolares en conmutación: modelo de control de carga, conmutación a saturación, conmutación a corte. Transistores unipolares en conmutación: modelos equivalentes simplificados, conmutación a óhmica y conmutación a corte. Familias lógicas. Contenidos del Laboratorio: Práctica 1: Introducción a la simulación electrónica con PSPICE Práctica 2: Caracterización de componentes pasivos Práctica 3: Caracterización de componentes activos: diodos Práctica 4: Caracterización de componentes activos: transistores bipolares Programación de los contenidos Se presenta el total de horas impartidas los cursos anteriores para la enseñanza y realización de las prácticas, 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 o de trabajo para cada una de las prácticas Teoría: Unidades temáticas Tema 1: Transistores bipolares Tema 2: Transistores unipolares Total horas 15 horas 20 horas 5
Tema 3: Polarización de transistores Tema 4: Modelado de dispositivos semiconductores en pequeña señal: Tema 5: Transistores en conmutación 10 horas 10 horas 5 horas Laboratorio: Unidades temáticas Práctica 1: Introducción a la simulación electrónica con PSPICE Práctica 2: Caracterización de componentes pasivos Práctica 3: Caracterización de componentes activos: diodos Práctica 4: Caracterización de componentes activos: transistores bipolares Total horas 4 horas 8 horas 6 horas 6 horas 4. METODOLOGÍAS DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE. ACTIVIDADES FORMATIVAS En la parte de teoría el estudiante deberá preparar la asignatura de manera libre y presentarse a un examen final. En lo referente a las prácticas del laboratorio, habrá aperturas de laboratorio para que el alumno pueda realizar las prácticas de forma libre, con un profesor de apoyo para resolver dudas. Todo el material docente: transparencias, ejercicios y exámenes de cursos anteriores, guiones de las prácticas, etc. 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. 6
Número de horas totales: Número de horas presenciales: 10 (apertura de laboratorio) Número de horas del trabajo propio del estudiante: Las que el estudiante estime necesarias para realizar las prácticas y superar la asignatura mediante un examen final. Además de las horas presenciales programadas para el laboratorio, se dedicarán 2 horas semanales de tutorías personales dentro de las horas de tutoría de cada profesor. 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. En la parte práctica de laboratorio se realizarán 5 sesiones de dos horas de duración cada una. La primera sesión coincidirá con la primera semana que se abran los laboratorios. El resto de sesiones quedarán distribuidas uniformemente a lo largo del segundo cuatrimestre (1 cada tres semanas aproximadamente). Las fechas concretas de cada sesión serán expuestas en la página web de la asignatura. Sesión 1ª (2 horas) Sesión 2ª (2 horas) Sesión 3ª (2 horas) Se presentará la asignatura, el material de apoyo y el método de evaluación a los alumnos. Se realizará una introducción al manejo de la instrumentación básica a utilizar en el laboratorio y una introducción de la primera práctica. El profesor abrirá el laboratorio para que los estudiantes ejecuten las medidas y puesta a punto de la primera práctica que deben traer ya estudiada y con las simulaciones realizadas. El profesor realizará una introducción de la segunda práctica. El profesor abrirá el laboratorio para que los estudiantes ejecuten las medidas y puesta a punto de la segunda práctica que deben traer 7
estudiada y con las simulaciones realizadas. El profesor realizará una introducción de la siguiente práctica. Sesión 4ª (2 horas) Sesión 5ª (2 horas) El profesor abrirá el laboratorio para que los estudiantes ejecuten las medidas y puesta a punto de la tercera práctica que deben traer estudiada y con las simulaciones realizadas. El profesor realizará una introducción de la siguiente práctica. El profesor abrirá el laboratorio para que los estudiantes ejecuten las medidas y puesta a punto de la cuarta práctica que deben traer estudiada y con las simulaciones realizadas. Materiales y recursos Todo el material docente: transparencias, bibliografía recomendada, ejercicios, soluciones a los ejercicios, exámenes de cursos anteriores resueltos y enunciados de las prácticas, estará disponible en la página Web de la asignatura: http://193.146.57.132/depeca/docencia/temario.php?codigo=31971 5. EVALUACIÓN Criterios de calificación La parte teórica de la asignatura se evaluará mediante un único examen con una puntuación máxima de 10 puntos, representando un 80% de la calificación final (20% laboratorio). La parte de laboratorio se evaluará mediante un único examen final con parte teórica y práctica, con una puntuación máxima de 10 puntos, representando un 20% de la calificación final. Criterios de evaluación El alumno superará la asignatura si ha superado el laboratorio (calificación superior o igual a 5 sobre 10) y su nota final, suma de las calificaciones ponderadas obtenidas en la parte teórica y laboratorio, es igual o superior a 5 puntos.. 8
Procedimientos de evaluación La evaluación de la parte teórica estará compuesta de dos partes: 1ª Parte: Cuestiones. Sin documentación. 2ª Parte: Problemas. Sólo con apuntes o el libro de la asignatura. No está permitido el uso de ninguna documentación adicional, como pueden ser exámenes de otras convocatorias. La parte de laboratorio se evaluará mediante un único examen final con parte teórica y práctica, mediante el montaje de un circuito similar a los propuestos en las distintas prácticas. La nota obtenida en el laboratorio durante los cursos 2008/2009 ó 2009/2010 se guardará hasta la extinción total de la asignatura si la calificación hubiese sido de APTO (nota ya ponderada igual o superior a la unidad de la calificación final). La calificación de la parte teórica representará el 80 por ciento de la nota final, correspondiendo el restante 20 por ciento a la puntuación obtenida en el laboratorio. 6. BIBLIOGRAFÍA Bibliografía Básica [1] Dispositivos Electrónicos II. Manuel Mazo Quintas, Juan Jesús García Domínguez y Sira Elena Palazuelos Cagigas. [2] Gerold W. Neudeck.COLECCIÓN "TEMAS SELECTOS DE INGENIERÍA:El transistor bipolar de unión ". Ed. Addison- Wesley. 2ª ed. [3] Robert F. Pierret Neudeck. COLECCIÓN "TEMAS SELECTOS DE INGENIERÍA: El transitor unipolar de unión ". Ed. Addison- Wesley. 2ª ed. [4] Robert Boylestad, Louis Nashelsky. ELECTRÓNICA. TEORÍA DE CIRCUITOS. Ed. Prentice Hall. [5] Norbert R. Malik. CIRCUITOS ELECTRÓNICOS: Análisis, simulación y diseño. Ed. Prentice Hall. 9