Electronica I Clase01

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Electronica I Clase01

  1. 1. Electrónica I Clase 1 I Término, 2006
  2. 2. Plan: <ul><li>Información General del Curso </li></ul><ul><li>Fabricación de Circuitos Integrados </li></ul><ul><li>Elementos de Dos Terminales </li></ul><ul><ul><li>Materiales Semiconductores </li></ul></ul><ul><ul><li>El Diodo Ideal </li></ul></ul>
  3. 3. Información General del Curso
  4. 4. Instructor: <ul><li>Síxifo D. Falcones </li></ul><ul><li>Bachelor en Ingeniería en Electricidad, ESPOL </li></ul><ul><li>MSE en Ingeniería Industrial, ASU </li></ul><ul><li>MSE en Ingeniería Eléctrica, ASU </li></ul><ul><li>[email_address] </li></ul>
  5. 5. Prerrequisito: <ul><li>Análisis de Redes Eléctricas I </li></ul>
  6. 6. Horario de Clases: <ul><li>Paralelo 2 </li></ul><ul><li>Martes y Jueves </li></ul><ul><li>07:30 – 10:00 </li></ul><ul><li>Aula 113 </li></ul>
  7. 7. Objetivos del Curso <ul><li>Conocer las características especiales (Eléctricas y Físicas) de los diodos y transistores (BJTs y FETs). </li></ul><ul><li>Analizar circuitos electrónicos elementales donde se usan estos elementos. </li></ul><ul><li>Poder diseñar circuitos sencillos usando diodos y transistores. </li></ul><ul><li>Conocer los elementos necesarios para polarizar en forma adecuada los elementos mencionados para lograr un funcionamiento óptimo en los circuitos. </li></ul><ul><li>Poder resolver con el mismo grado de dificultad de los problemas resueltos en clase y de los enviados como deber. </li></ul>
  8. 8. Programa Resumido <ul><li>Elementos de dos Terminales.(17h) </li></ul><ul><li>Rectificadores y Filtros Capacitivos.(8h) </li></ul><ul><li>Transistores Bipolares (BJT).(4h) </li></ul><ul><li>Polarización de los Transistores Bipolares.(6h) </li></ul><ul><li>Reguladores de Voltaje con Transistores BJT.(4h) </li></ul><ul><li>Transistores de Efecto de Campo (FET).(10h) </li></ul><ul><li>Amplificadores de Pequeñas Señales con BJT’s.(12h) </li></ul><ul><li>Amplificadores de Pequeñas Señales con FET’s.(4h) </li></ul><ul><li>Amplificadores Multi-etapas.(5h) </li></ul>
  9. 9. Texto: <ul><li>&quot;ELECTRONICA: TEORIA DE CIRCUITOS&quot;, Robert Boylestad y Louis Nashelsky. </li></ul>
  10. 10. Referencias: <ul><li>“ ELECTRÓNICA I: TEORÍA Y SOLUCIONARIO DE PROBLEMAS”, Fiec-Espol. </li></ul><ul><li>&quot;PRINCIPIOS DE ELECTRONICA&quot;, Malvino </li></ul>
  11. 11. Software de Simulación: <ul><li>Orcad </li></ul><ul><li>Capture </li></ul><ul><li>PSpice </li></ul>
  12. 12. Distribución de Puntos: <ul><li>Primer Parcial: </li></ul><ul><ul><li>Tareas 10 pts. </li></ul></ul><ul><ul><li>Lección 15 pts. </li></ul></ul><ul><ul><li>Simulaciones 5 pts. </li></ul></ul><ul><ul><li>Examen 70 pts. </li></ul></ul><ul><li>Segundo Parcial: </li></ul><ul><ul><li>Tareas 10 pts. </li></ul></ul><ul><ul><li>Lección 15 pts. </li></ul></ul><ul><ul><li>Simulaciones 5 pts. </li></ul></ul><ul><ul><li>Examen 70 pts. </li></ul></ul><ul><li>Mejoramiento: </li></ul><ul><ul><li>Examen 100 pts. </li></ul></ul>
  13. 13. Fabricación de Circuitos Integrados
  14. 14. Fabricación de Elementos Semiconductores
  15. 15. Litografía
  16. 16. Segmentación
  17. 17. Empacado
  18. 18. Producto Final
  19. 19. Elementos de Dos Terminales <ul><li>Materiales Semiconductores </li></ul><ul><li>El Diodo Ideal </li></ul>
  20. 20. Materiales Semiconductores <ul><li>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. </li></ul><ul><li>Un material semiconductor es un material que tiene un nivel de conductividad intermedio entre un aislador y un conductor. </li></ul><ul><li>Un diodo es un dispositivo electrónico de 2 terminales hecho a base de material semiconductor. </li></ul>
  21. 21. <ul><li>Conductividad: σ </li></ul><ul><li>Resistividad: ρ </li></ul><ul><li>El término resistividad se usa para comparar los niveles de resistencia de diferentes materiales. </li></ul><ul><li>Ecuación Básica de Resistencia: </li></ul>Características Generales de los Materiales Semiconductor: R l ρ A
  22. 22. Materiales Semiconductores <ul><li>Entre los semiconductores más conocidos tenemos al Silicio (Si) y al Germanio (Ge). </li></ul><ul><li>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. </li></ul><ul><li>Tanto el Si como el Ge pueden cambiar sus propiedades con la introducción de impurezas adecuadas (dopaje). </li></ul><ul><li>Tanto el Si y el Ge pueden cambiar significativamente sus propiedades ante la aplicación de luz y calor </li></ul>
  23. 23. Estructura Cristalina <ul><li>Gracias a los electrones de valencia los átomos de Ge y Si se usan en una estructura sólida llamada cristal. </li></ul><ul><li>Estructura atómica del cristal de Si. </li></ul>
  24. 24. Materiales Intrínsecos <ul><li>Un material semiconductor que ha sido cuidadosamente refinado para reducir las impurezas a un nivel muy bajo se conoce como material intrínseco . </li></ul><ul><li>Un incremento en la temperatura de un semiconductor puede generar un incremento sustancial en el número de electrones libres en el material. </li></ul><ul><li>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. </li></ul>
  25. 25. Niveles y Bandas de Energía <ul><li>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. </li></ul><ul><li>Entre los niveles de energía discretos existen bandas vacías en las cuales no pueden aparecer electrones dentro de la estructura atómica aislada. </li></ul>Electrones libres para establecer la conducción Electrones de valencia unidos a la estructura atómica
  26. 26. Materiales Extrínsecos: <ul><li>Tipo N y Tipo P </li></ul><ul><li>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. </li></ul>
  27. 27. Material Tipo N <ul><li>El material semiconductor tipo n se crea introduciendo impurezas pentavalentes o que posean 5 e - de valencia como el antimonio, arsénico y fósforo (P). </li></ul><ul><li>Ej.: con fósforo </li></ul><ul><li>El material sigue siendo neutral. Portadores mayoritarios son los e - . Portadores minoritarios son los huecos. </li></ul>
  28. 28. Material Tipo P <ul><li>Se forma con dopaje del semiconductor puro de Si o Ge con átomos de impurezas con 3 e - de valencia. </li></ul><ul><li>Ej.: con boro: </li></ul><ul><li>Portadores mayoritarios son los huecos. Portadores minoritarios son los e - . </li></ul>
  29. 29. Flujo de Portadores <ul><li>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 -. </li></ul>Flujo de huecos Flujo de e -
  30. 30. El Diodo Ideal <ul><li>El diodo ideal es un dispositivo de 2 terminales que tiene el siguiente símbolo: </li></ul><ul><li>El ánodo nos indica la dirección de la corriente a través del diodo </li></ul>Ánodo (A) Cátodo (C) + V D - V D = V A - V K
  31. 31. Curva Característica 1er cuadrante: Switch cerrado V D 2do cuadrante: Switch abierto I D
  32. 32. Circuito Básico Vi Vo

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