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l.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura : Fisica de Semiconductores Carrera : Ingeniería Electrónica Clave de la asignatura :ECM-9323 Horas teoría-Horas práctica-Créditos : 3-2-8 2. UBICACION D a) RELACION ASIGNATURAS CON I OTRAS E L A A S I G N A T U R A DEL PLAN DE ESTUDIO 1 A N T E R I O R E S ASIGNATURAS TEMAS b) APORTACION ELECTRONICA 1 l ELECTRONICA - Circuitos con diodos. - El transistor BJT. - El FET INDUSTRIAL 01'TOELECTRONICA - Tristores. Dispositivos - Dispositivos trónicos de -Ecuaciones IV DE LA ASIGNATURA AL diferenciales PERFIL DEL EGRESADO Proporciona los conocimientos y conceptos físicos en que se de los cuales se fabrican los dispositivos electrónicos. 65 basa su función, los Disparc optoetec -Campo Eléctrico. -Fuerza Eléctrica. -Flujo. -Densidad de carga. -Potencial. Física II Matemáticas ASIGNATURAS -Teoría atómica de Bohr. -Espectros, series espectrales. -Principio de Dualidad Onda-Partícula. -Ecuación de onda de Schroedinger. -Enlace covalente. -Enlace Iónico. -Enlace metálico. QUIMICA 1 P O S T E R I O R E S l- semiconductores - 3. Conocer Los principios semiconductores. 4. D E L GENERALCES) OBJETIVO(S) físicos de funcionamiento C U R S O de Los dispositivos TEMARIO SUBTEHAS T E N A S NUMERO I .l 1.2 1.3 1.4 1.5 1 Materiales II Nivel de Fermi-Diva1 difusión de cargas. III Unión Diodo IV Dispositivos V Dispositivos Amplificadores BJT VI Dispositivos amplificadores FET 5. semiconductores. P-N en estado de APRENDIZAJES de conductividad y Crecimiento de cristales. Redes cristalinas. Bandas de energía. Materiales intrínsecos. Materiales extrínsecos. !.l Nivel de Fermi-Diva1 en materiales intrínsecos. !.2 Nivel de Fermi-Diva1 en materiales extrinsecos. !.3 Conductividad, mobilidad. Z-4 Proceso de difusión. E.5 Ecuaciones de continuidad. 3.1 Técnicas de fabricación de diodos. 3.2 Diodo en estado de equilibrio. 3.3 Polarización directa. 3.4 Polarización inversa. 3.5 Carga almacenada y capacitancia en la unión. equilibrio. 4.1 Diodo Zener. 4.2 Diodo tunel. 4.3 Diodo veractor. 4.4 Diodo rectificador. unión. 5.1 Funcionamiento de un transistor PNP y NPN. 5.2 Polarización de Los transistores BJT. 5.3 Transistor como amplificador. 5.4 Aplicaciones. MOSFET 6.1 Funcionamiento de FET y MOSFET. 6.2 Efectos de capacitancia y agotamiento. 6.3 Transistor efecto de campo (aplicaciones). R E Q U E R I D O S QUIMICA - Teoría atómica de Bohr. - Espectro, series espectrales. Principio Dualidad, Ondas-Partícula. - Ecuación de Shroedinger. - Enlaces: Covalente, Iónico, Metálico. ELECTRICIDAD - Campo energía eléctrico, eLéctrica. fuerza eléctrica, Flujo descarga, ^-.1 66 Densidad de carga, Potencial eléctrico, 6. SUGERENCIAS DIDACTICAS - Realizar investigación documental de Los diversos tipos de semiconductores asf como de sus técnicas de fabricación. - Realizar investigación docnental - Realizar investigación y experimental de Los temas de esta materia. analftica - Obtener soluciones analfticas y experimental de circuitos con transistores. y experimentales de problemas específicos. - Consulta de revistas, videos y textos relacionados con la materia. - Resolver problemas mediante programas de computadora. - Reaiizar 7. prácticas relacionadas con los temas del curso. S U G E R E N C I A S - Evaluar tos D E informes EVALUACION de las investigaciones realizadas. - Evaluar los problemas asignados y su discusión en clase. - Evaluación - Evaluación de de las La prácticas realizadas. participación en clase. - Evaluación de los problemas resueltos con apoyo de la computadora. Nota: Los puntos 6 y 7 deberán ser desarrollados y/o enriquecidos en las academias correspondientes en conjunto con el departamento de desarrollo académico. 8. U N I D A D E S NUMERO DE UNIDAD: D E A P R E N D I Z A J E 1 NOMBRE DE LA UNIDAD: MATERIALES SEMICONDUCTORES. OBJETIVO EDUCACIONAL Enseñar todas las técnicas actuales para crecer cristales semiconductores. Así como aprender los mode los matemáticos para de sarrollar ecuaciones relacionadas a La física de se miconductores. ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE 1.1 Revisión de la tabla periódica de los elementos quimicos principalmente en las columnas II-IV. 1.2 Recordar la teoría atómica de Bohr. 1.3 Basándose en la teoría de Bohr, explicar los diagramas de bandas o niveles. 1.4 Explicar los tipos de semiconductores tipo N y tipo P. 67 BIBLIOGRAFIP NUMERO DE UNIDAD: II NOMBRE DE LA UNIDAD: NIVEL DE FERMI-DIVAL CONDUCTIVIDAD Y DIFUSION DE CARGAS. OBJETIVO EDUCACIONAL ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Con el nivel de Fermi-Di - 2.1 Se enseñará las ecuaciones para encontrar en materiales val se puede encontrar intrínsecos y extrinsecos. por métodos estadísticos - 2.2 Se demostrará y deducirán las ecuaciones de densidad de el núnero de estados de -de corriente, conductividad y movilidad. energia disponible en la banda diferencial E + dE. 2.3 Se explicará el principio de difución de cargas y se deducirán sus ecuaciones. Se aprender8 que en los se miconductores la conduc -ción eléctrica es la conse cuencia de dos procesos distintos: - Por desplazamiento de cargas por efectos de campo eléctrico. - Por difusión de cargas por gradiante de temperatura. NUMERO DE UNIDAD: BIBLIOGRAFIA I 1 2 3 III NOMBRE DE LA UNIDAD: UNION P-N DIODO EN ESTADO DE EQUILIBRIO ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE OBJETIVO EDUCACIONAL BIBLIOGRAFIA I Aplicados los conocimien- 3.1 Explicar otras técnicas de fabricación de dispositivos de unión. tos anteriores, se podrá explicar las técnicas de 3.2 Con las ecuaciones de difución se desarrollarán módulos de fabricación de Diodos matemáticos para deducir la ecuación del diodo normal y de Silicio, Diodos Zener, su curva característica. Diodos Túnel y Fotodiodos 3.3 Se deduciran ecuaciones para calcular la capacitancia en Se deducirán las ecuaciola unión P-N. nes para estos dispositivos, cuando funcionan sin polarización y con polarización,directa e inversa. NUMERO DE UNIDAD: IV NOMBRE DE LA UNIDAD: DISPOSITIVOS DE UNION OBJETIVO EDUCACIONAL ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Conocer el funcionamiento L.l Entender el funcionamiento directo de un Diodo, asi como su de un Diodo Normal bajo Barrera de Potencial, campo Eléctrico y carga almacenada en polarización directa. la Unión. Conocer el funcionamiento 4.2 Entender el efecto de capacitancia interna, ancho de región de un Diodo Zener,y enten de transición y sus efectos de disparo. der el efecto Zener asf como su comportamiento. 6.3 Conocer el efecto de un Diodo cuando se aplican ondas Conocer el funcionamiento Senoidales, Voltaje de pico directo e inverso, asf como de un Diodo Rectificador, su funcionamiento bajo excitación Senoidal. sus aplicaciones y sus ventajas. 68 BIBLIOGRAFIA NUMERO DE UNIDAD: V NOMBRE DE LA UNIDAD: DISPOS TIVOS AMPLIFICADORES BJT ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE OBJETIVO EDUCACIONAL BIBLIOGRAFIA Enseñar las técnicas ac- 5.1 Prolongando el funcionamiento del Diodo en polarización tuales para fabricar inversa para entender el funcionamiento de los transistores bipolares de transistores. Juntura. Mostrar su funcionamiento 5.2 Desarrollar teóricamente métodos para encontrar los factores teórico y práctico así de amplificación a y 6 como sus curvas caracteristicas. 5.3 Explicar los efectos que produce los transistores cuando se confi Mostrar por medio de ejem guran en: plos su funcionamiento - Base- Común. - Emisor-Común. como inversor y amplificador . - Colector-Común. 1 2 3 . NUMERO DE UNIDAD: VI NOMBRE DE LA UNIDAD: DISPOSITIVOS AMPLIFICADORES FET Y MOSFET. OBJETIVO EDUCACIONAL Aprender las técnicas para fabricar transistores de efecto de campo y Hosfet. Aprender el funcionamiento de estos transistores así como entender los parámetros de Drenado, Agotamiento y Zona de Enri-quecimiento. ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE BIBLIOGRAFI. 6.1 Explicar el funcionamiento de transistores FET y MOSFET y C-MOS. 6.2 Explicar las caracterfsticas y construcción. 6.3 Explicar al alunno las aplicaciones prácticas así como sus ventajas y desventajas. 6.4 Explicar los diferentes parámetros de estos basados en la hoja de datos del fabricante. 69 transistores 9. BIBLIOGRAFIA l.- Revista, Ciencia y Septiembre de 1986. 2.- Electrónica Fundamentos.y Ryder. la. Edición. Desarrollo. Aplicaciones por John 3.- Libro de texto Solid State Electronics Divices Ben G. Streetman Editorial Prentice Hall 4.- Principios de Electrónica. Albert Paul Malvino 3ra Edición. Mc Graw Hill. 5.- Electrónica Teoría de Boylestar NASHEISkY Ultima Edición. Prentice Hall. Circuitos Electrónica Circuitos 6.- Teoría de Boylestad Nashelsky. Ultima Edición. Prentice Hall. 7.- Electrónicos. e Integrados. Por Schilling and Belove. Mac Graw Hill. 8.- Principios de Por Malvino Circuitos Discretos Mc Graw Hill. 70 Electrónica. .