electrÓnica anÁloga y de potencia objetivo general implementar sistemas de electrónica análoga y...
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ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y DE POTENCIA
OBJETIVO GENERALImplementar sistemas de electrónica
análoga y de potencia de mediana complejidad basados en las leyes y principios y leyes fundamentales que los rigen, mediante visión integral, de trabajo en equipo, creativa y analítica, que permita proyectar dichos sistemas en el ámbito de la Bioinstrumentación y el procesamiento de señales.
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METODOLOGÍA
Clases magistrales Encuadre Análisis Diseño Simulación Laboratorios Proyecto integrador
ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y DE POTENCIA
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CONTENIDO:
Dispositivos básicos de estado sólido Amplificadores operacionales Osciladores Dispositivos de potencia de estado sólido
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LABORATORIOS: Aplicaciones de los diodos Amplificadores con transistores BJT Amplificadores con transistores FET Amplificadores operacionales Filtros activos Osciladores Control de potencia con dispositivos de
estado sólido unidireccionales Control de potencia con dispositivos de
estado sólido bidireccionales y optoacopladores
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EVALUACIÓN:
Examen parcial: 20%
Laboratorios: 20%
Proyecto integrador: 15%
Seguimientos: 15%
Examen final: 30%
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BIBLIOGRAFÍA: http://bioinstrumentacion.eia.edu.co
BOYLESTAD, Robert L. NASHELSKY, Louis. Electrónica: Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos. 8 Ed. Méjico: Pearson, 2003. (621.38132/B792/8ed).
NILSSON, James W. y RIEDEL, Susan A. Circuitos eléctricos. 7 ed . New Yersey : Prentice Hall, 2005. (621.3815/N712/7ed).
RASHID, Muhammad H. Electrónica de potencia.3ª ed. Méjico: Prentice-Hall International, 2005. (621.381/R224/3ed).
RASHID, Muhammad H. Circuitos microelectrónicos: análisis y diseño. Méjico: Thomson, 2000. (621.381/R224c).
FLOYD, Thomas. Dispositivos electrónicos. 8 Ed. Méjico: Pearson Prentice-Hall, 2008.
COGDELL, J.R. Fundamentos de electrónica. 1 ed. Méjico: Prentice Hall, 2000. (621.381/C676).
MILLMAN, Jacob. HALKIAS, Christos C. Electrónica integrada: circuitos y sistemas análogos y digitales. 9 Ed. España: Hispano europea, 1991. (621.381/M655e).
ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y DE POTENCIA
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DIODOS SEMICONDUCTORES
Breve reseña histórica
William Shockley Walter Houser Brattain John Bardeen
Invención del transistor en los laboratorios Bell en 1947
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DIODOS SEMICONDUCTORES
Breve reseña históricaPrimer circuito integrado en 1958: 6 transistores. Jack Kilby (TI)
http://www.abadiadigital.com/
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DIODOS SEMICONDUCTORES
Breve reseña históricaPrimer amplificador operacional en 1964: uA-702. Fairchild
http://homepages.nildram.co.uk/~wylie/ICs/monolith.htm
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DIODOS SEMICONDUCTORES
Breve reseña históricaPrimer microprocesador en 1970: Intel 4004. 2300 transistores
http://www.hermanotemblon.com/?p=626
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DIODOS SEMICONDUCTORES
Breve reseña históricaPrimer ASIC en 1980: Ferranti
http://img.alibaba.com/photo/10942678/PLM_1_Powerline_Modem_ASIC.jpg
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DIODOS SEMICONDUCTORES
Breve reseña históricaInvención de la FPGA en 1984: Ross Freeman y Bernard Vonderschmitt
http://johonatan.files.wordpress.com/2008/09/fpga_xilinx_spartan.jpg
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DIODOS SEMICONDUCTORES
Fundamentos de los semiconductoresModelo atómico de Bohr
http://mx.kalipedia.com/kalipediamedia/cienciasnaturales/media/200709/24/fisicayquimica/
20070924klpcnafyq_30.Ges.SCO.png
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DIODOS SEMICONDUCTORES
Fundamentos de los semiconductoresTabla periódica organizada según No. Atómico (No. e-) o peso atómico (No. Protones+ No. Neutrones)
http://www.ptable.com/Images/tabla%20peri%C3%B3dica.png
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DIODOS SEMICONDUCTORES
Fundamentos de los semiconductoresCapas o bandas y orbitales de energía
Tomado de Floyd
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DIODOS SEMICONDUCTORES
Fundamentos de los semiconductoresElectrones de valencia: son los más débilmente ligados al átomo y contribuyen a las reacciones y enlaces.
http://iss.cet.edu/spanish/PhysicalScience/spanelectricity/pages/images/B/b11_5.gif
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DIODOS SEMICONDUCTORES
Fundamentos de los semiconductoresIonización: Ganar o perder un electrón
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/42/imgs/rac15p047.gif
Ión negativo Ión positivo
Electrón libre
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DIODOS SEMICONDUCTORES
Fundamentos de los semiconductoresÁtomos de Silicio y Germanio: Más comúnmente empleados en electrónica
http://www.electronica2000.net/curso_elec/imagenes/
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DIODOS SEMICONDUCTORES
Fundamentos de los semiconductoresEnlaces covalentes y red cristalina
http://estaticos.poblenet.com/01/tutoriales/221/clip_image001.gif
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DIODOS SEMICONDUCTORES
Conducción en cristales semiconductoresBandas permitidas y prohibidas
http://varinia.es/blog/wp-content/uploads/2009/12/bandas_energia.jpg
Bandas prohibidas
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DIODOS SEMICONDUCTORESConducción en cristales semiconductores
Electrones y huecos de conducción
http://varinia.es/blog/wp-content/uploads/2009/12/fotones.jpg
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Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si Si
Si
0ºK
Semiconductor intrínseco
Si: silicio
Grupo IV de la tabla periódica
DIODOS SEMICONDUCTORES
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Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si Si
Si
0ºK
300ºK
+
Semiconductor intrínseco
ElectrónHueco
DIODOS SEMICONDUCTORES
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Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si Si
Si
+
Semiconductor intrínseco: acción de un campo eléctrico
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
+
DIODOS SEMICONDUCTORES
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Conducción en cristales semiconductores
DIODOS SEMICONDUCTORES
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• La corriente en un semiconductor es debida a dos tipos de portadores de carga: HUECOS y ELECTRONES.
• La temperatura afecta las propiedades eléctricas de los semiconductores:
mayor temperatura más portadores de carga menor resistencia
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DIODOS SEMICONDUCTORESTipos de materiales de acuerdo a las
bandas de energía
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Semiconductor extrínseco
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si Si
Si
Sb: antimonio
Impurezas del grupo V de la tabla periódica
Sb
: TIPO N
Es necesaria muy poca energía para ionizar el átomo de Sb
+
A temperatura ambiente todos los átomos de impurezas se encuentran ionizados
DIODOS SEMICONDUCTORES
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Semiconductor extrínseco: TIPO N
Sb
Sb
SbSb
Sb
Sb
SbSb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Impurezas grupo V
300ºK
+
+
++
+
+
++
+
+
+
+
+
+
+
+
Electrones libres Átomos de impurezas ionizados
Los portadores mayoritarios de carga en un semiconductor tipo N son electrones libres
DIODOS SEMICONDUCTORES
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Semiconductor extrínseco
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si Si
Si
Al: aluminio
Impurezas del grupo III de la tabla periódica
Al
: TIPO P
Es necesaria muy poca energía para ionizar el átomo de Al
-
A temperatura ambiente todos los átomos de impurezas se encuentran ionizados
+
DIODOS SEMICONDUCTORES
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Semiconductor extrínseco: TIPO P
Al
Al
AlAl
Al
Al
AlAl
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Impurezas grupo III
300ºK
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Huecos libres Átomos de impurezas ionizados
Los portadores mayoritarios de carga en un semiconductor tipo P son Huecos. Actúan como portadores de carga positiva.
DIODOS SEMICONDUCTORES
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La unión P-NLa unión P-N en equilibrio
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+ + +
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Semiconductor tipo P Semiconductor tipo N
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La unión P-NLa unión P-N en equilibrio
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Semiconductor tipo P Semiconductor tipo N
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- +
+
+ +
+
+-
Zona de transición
Al unir un semiconductor tipo P con uno de tipo N aparece una zona de carga espacial denominada ‘zona de transición’. Que actúa como una barrera para el paso de los portadores mayoritarios de cada zona.
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