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Objetivos

El objetivo fundamental de esta materia es introducir al alumno de tercer año de la carrera de Ingeniería electrónica los modelos de los dispositivos electrónicos básicos que en materias mas avanzadas utilizará para el cálculo y diseño de circuitos electrónicos.

Se estudiarán componentes pasivos (resistencias, capacitores e inductancias) y dispositivos semiconductores (diodos y transistores), y se hará especial hincapié en estos últimos. Para cada uno de los dispositivos se explicarán sus modelos estáticos y dinámicos asociados, sus ecuaciones y sus curvas caraterísticas.

La teoría se complementará con experiencias de laboratorio y simulaciones en SPICE, en donde el alumno verificará los modelos teóricos vistos.

 Contenidos Teóricos

  • 1. Introducción:
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  • 1.1 Clases de modelos según la naturaleza de la señal

    Modelos locales, modelos globales, modelos linealizados.

    1.2 Clases de modelos según el espectro frecuencial de la señal

    Modelos de DC, modelos de baja frecuencia, modelos de alta frecuencia.

    Referencias:

    [1] L. O. Chua and P. M. Lin, Computer Aided Analysis of Electronic Circuits: Algorithms and Computer Techniques, Prentice Hall, 1975.

  • 2. Dispositivos pasivos.

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  • 2.1 Resistores 

    Modelo: Ecuaciones características. Tipos: carbón, metal film, termistores, trimpots. Características: Limitaciones de potencia, variación con la temperatura, ancho de banda, rigidez dieléctrica, efecto termocupla, ruido.

    Referencias:

    [1] Cletus J. Kaiser, The Resistor Handbook, Vishay Intertechnology, 1998 (www.vishay.com).

    2.2 Capacitores

    Modelo: Ecuaciones características. Tipos: Electrolíticos (Aluminio y tantalio), cerámicos, metal film. Características constructivas. Características eléctricas: Tensión máxima, tensión de ripple, resistencia serie (ESR), inductancia (ESL), factor de disipación (tan d ), corriente de pérdida, impedancia en función de la frecuencia, tiempo de servicio.

    Referencias:

    [1] The Electronics Handbook, IEEE, edited by J. C. Whitaker, 1999, CRC Press, Inc.

    [2] Aluminum Electrolytic Capacitors, Data Book ,1997, Siemens (www.epcos.com).

    [3] Tantalum Electrolytic Capacitors, Data Book 1997, Siemens (www.epcos.com).

    [4] Multilayer Ceramic Capacitors, Data Book 1997, Siemens (www.epcos.com).

    [5] Film Capacitors, Data Book 1997, Siemens (www.epcos.com).

    2.3 Inductores

    Tipos, características, elementos de diseño.

    Referencias:

    [1] Wm. T. Mclyman, Transformer and Inductor Design Handbook, 1978, Marcel Dekker, Inc.

  • 3. Dispositivos Semiconductores

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  • 3.1 Introducción a los semiconductores

    Partículas cargadas en un sólido: Movilidad. Conductividad. Difusión

    Dopado. La juntura p-n en equilibrio. La juntura p-n bajo polarización directa e inversa: 1) Ecuaciones características (Modelo y parámetros de SPICE). Dependencia con la temperatura. Resistencia dinámica. Mecanismos de ruptura inversa. 2) Capacidad directa e inversa de una juntura. Tipos de diodos (zener, túnel, Schotky, varicap)

    3.2 Transistores bipolares

    Ppio. de funcionamiento. Necesidad del establecimiento de un punto de trabajo. Modelo de Ebers-Moll. Curvas características. Regiones de funcionamiento. Modelo de pequeña señal. Capacidades. Tipos y factores de selección.

    3.3 Transistores de efecto de campo de juntura

    Ppio. de funcionamiento. Necesidad del establecimiento de un punto de trabajo. Modelo. Curvas características. Regiones de funcionamiento. Modelo de pequeña señal. Capacidades. Tipos y factores de selección.

    3.3 Transistores de efecto de campo de metal-óxido

    Ppio. de funcionamiento. Necesidad del establecimiento de un punto de trabajo. Modelo de Schiman-Hodges. Curvas características. Regiones de funcionamiento. Modelo de pequeña señal. Capacidades.

    Introducción al diseño de circuitos integrados

    Referencias:

    [1] · R. T. Howe and Charles G. Sodini, Microelectronics: An Integrated Approach, Prentice Hall,Prentice Hall; 1st edition,1996.

    [2] Robert F. Pierret, Semiconductor Device Fundamentals, 1996, Addison-Wesley Publishing Company.

    [1] Stanley Burns and Paul Bond, Principles of Electronics Circuits, PWS Publishing Company, 1997.

    [2] Thomas Schubert and Ernest Kim, Active and Nonlinear Electronics, John Wiley & Sons, Inc., 1996.

  • 4. Dispositivos Semiconductores de Potencia

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  • 4.1 Tiristores, SCR's

    Tipos y características. Ppio. de funcionamiento. Modelos. Aplicaciones.

    Referencias:

    [1] Robert F. Pierret, Semiconductor Device Fundamentals, 1996, Addison-Wesley Publishing Company.

  • 5. Dispositivos Optoelectrónicos
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  • 5.1 Dispositivos emisores y receptores

    Tipos y características. Ppio. de funcionamiento. Modelos. Aplicaciones.

    Referencias:

    [1] Robert F. Pierret, Semiconductor Device Fundamentals, 1996, Addison-Wesley Publishing Company.

  • 6. Ruido
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  • 6.1 Características generales

    Tipos y características de ruido: Ruido shot, ruido termal, ruido 1/f.

     6.1 Modelos 

    Modelos equivalentes de ruido en bipolares, JFET y MOS.

    Referencias:

    [1] ·  P. Horowitz, W. Hill, The Art of Electronics, Cambridge University Press, 1989

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