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Electronica I Clase01 Electronica I Clase01 Presentation Transcript

  • Electrónica I Clase 1 I Término, 2006
  • Plan:
    • Información General del Curso
    • Fabricación de Circuitos Integrados
    • Elementos de Dos Terminales
      • Materiales Semiconductores
      • El Diodo Ideal
  • Información General del Curso View slide
  • Instructor:
    • Síxifo D. Falcones
    • Bachelor en Ingeniería en Electricidad, ESPOL
    • MSE en Ingeniería Industrial, ASU
    • MSE en Ingeniería Eléctrica, ASU
    • [email_address]
    View slide
  • Prerrequisito:
    • Análisis de Redes Eléctricas I
  • Horario de Clases:
    • Paralelo 2
    • Martes y Jueves
    • 07:30 – 10:00
    • Aula 113
  • Objetivos del Curso
    • Conocer las características especiales (Eléctricas y Físicas) de los diodos y transistores (BJTs y FETs).
    • Analizar circuitos electrónicos elementales donde se usan estos elementos.
    • Poder diseñar circuitos sencillos usando diodos y transistores.
    • Conocer los elementos necesarios para polarizar en forma adecuada los elementos mencionados para lograr un funcionamiento óptimo en los circuitos.
    • Poder resolver con el mismo grado de dificultad de los problemas resueltos en clase y de los enviados como deber.
  • Programa Resumido
    • Elementos de dos Terminales.(17h)
    • Rectificadores y Filtros Capacitivos.(8h)
    • Transistores Bipolares (BJT).(4h)
    • Polarización de los Transistores Bipolares.(6h)
    • Reguladores de Voltaje con Transistores BJT.(4h)
    • Transistores de Efecto de Campo (FET).(10h)
    • Amplificadores de Pequeñas Señales con BJT’s.(12h)
    • Amplificadores de Pequeñas Señales con FET’s.(4h)
    • Amplificadores Multi-etapas.(5h)
  • Texto:
    • "ELECTRONICA: TEORIA DE CIRCUITOS", Robert Boylestad y Louis Nashelsky.
  • Referencias:
    • “ ELECTRÓNICA I: TEORÍA Y SOLUCIONARIO DE PROBLEMAS”, Fiec-Espol.
    • "PRINCIPIOS DE ELECTRONICA", Malvino
  • Software de Simulación:
    • Orcad
    • Capture
    • PSpice
  • Distribución de Puntos:
    • Primer Parcial:
      • Tareas 10 pts.
      • Lección 15 pts.
      • Simulaciones 5 pts.
      • Examen 70 pts.
    • Segundo Parcial:
      • Tareas 10 pts.
      • Lección 15 pts.
      • Simulaciones 5 pts.
      • Examen 70 pts.
    • Mejoramiento:
      • Examen 100 pts.
  • Fabricación de Circuitos Integrados
  • Fabricación de Elementos Semiconductores
  • Litografía
  • Segmentación
  • Empacado
  • Producto Final
  • Elementos de Dos Terminales
    • Materiales Semiconductores
    • El Diodo Ideal
  • Materiales Semiconductores
    • El término conductor se aplica a cualquier material que soporte un flujo generoso de carga, cuando una fuente de voltaje de magnitud limitada se conecta a través de sus terminales. Un aislante es un material que ofrece un nivel muy bajo de conductividad bajo la presión de una fuente de voltaje aplicada.
    • Un material semiconductor es un material que tiene un nivel de conductividad intermedio entre un aislador y un conductor.
    • Un diodo es un dispositivo electrónico de 2 terminales hecho a base de material semiconductor.
    • Conductividad: σ
    • Resistividad: ρ
    • El término resistividad se usa para comparar los niveles de resistencia de diferentes materiales.
    • Ecuación Básica de Resistencia:
    Características Generales de los Materiales Semiconductor: R l ρ A
  • Materiales Semiconductores
    • Entre los semiconductores más conocidos tenemos al Silicio (Si) y al Germanio (Ge).
    • El Si y el Ge se pueden fabricar con niveles muy altos de pureza. 1 parte de impureza ante 10.000´000.000 de partes de material puro.
    • Tanto el Si como el Ge pueden cambiar sus propiedades con la introducción de impurezas adecuadas (dopaje).
    • Tanto el Si y el Ge pueden cambiar significativamente sus propiedades ante la aplicación de luz y calor
  • Estructura Cristalina
    • Gracias a los electrones de valencia los átomos de Ge y Si se usan en una estructura sólida llamada cristal.
    • Estructura atómica del cristal de Si.
  • Materiales Intrínsecos
    • Un material semiconductor que ha sido cuidadosamente refinado para reducir las impurezas a un nivel muy bajo se conoce como material intrínseco .
    • Un incremento en la temperatura de un semiconductor puede generar un incremento sustancial en el número de electrones libres en el material.
    • A temperatura ambiente un cristal de Si tiene < e - libres que un cristal de Ge. Por esta razón el Si es considerado el principal material semiconductor para fabricación de dispositivos electrónicos.
  • Niveles y Bandas de Energía
    • Mientras más distante se encuentre el electrón del núcleo, mayor es el estado de energía, y cualquier electrón que haya dejado su átomo, tiene un estado de energía mayor que cualquier electrón en la estructura atómica.
    • Entre los niveles de energía discretos existen bandas vacías en las cuales no pueden aparecer electrones dentro de la estructura atómica aislada.
    Electrones libres para establecer la conducción Electrones de valencia unidos a la estructura atómica
  • Materiales Extrínsecos:
    • Tipo N y Tipo P
    • Las características de los materiales semiconductores se alteran significativamente por adición de átomos de impurezas ó proceso de dopaje. Un material semiconductor que haya sido sujeto al proceso de dopado se denomina un material extrínseco.
  • Material Tipo N
    • El material semiconductor tipo n se crea introduciendo impurezas pentavalentes o que posean 5 e - de valencia como el antimonio, arsénico y fósforo (P).
    • Ej.: con fósforo
    • El material sigue siendo neutral. Portadores mayoritarios son los e - . Portadores minoritarios son los huecos.
  • Material Tipo P
    • Se forma con dopaje del semiconductor puro de Si o Ge con átomos de impurezas con 3 e - de valencia.
    • Ej.: con boro:
    • Portadores mayoritarios son los huecos. Portadores minoritarios son los e - .
  • Flujo de Portadores
    • Si un e - de valencia tiene alta energía rompe su unión covalente y llena un hueco, entonces se crea otro hueco en la unión que liberó el e -.
    Flujo de huecos Flujo de e -
  • El Diodo Ideal
    • El diodo ideal es un dispositivo de 2 terminales que tiene el siguiente símbolo:
    • El ánodo nos indica la dirección de la corriente a través del diodo
    Ánodo (A) Cátodo (C) + V D - V D = V A - V K
  • Curva Característica 1er cuadrante: Switch cerrado V D 2do cuadrante: Switch abierto I D
  • Circuito Básico Vi Vo