1 ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y DE POTENCIAOBJETIVO GENERAL Implementar 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.
2 ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y DE POTENCIAMETODOLOGÍA Clases magistrales Encuadre Análisis Diseño Simulación Laboratorios Proyecto integrador
3 ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y DE POTENCIACONTENIDO: Dispositivos básicos de estado sólido Amplificadores operacionales Osciladores Dispositivos de potencia de estado sólido
4 ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y DE POTENCIALABORATORIOS: 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
5 ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y DE POTENCIAEVALUACIÓN: Examen parcial: 20% Laboratorios: 20% Proyecto integrador: 15% Seguimientos: 15% Examen final: 30%
6 ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y DE POTENCIABIBLIOGRAFÍA: BOYLESTAD, Robert L. NASHELSKY, Louis. Electrónica: Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos. 8 Ed. Méjico: Pearson, ( /B792/8ed). NILSSON, James W. y RIEDEL, Susan A. Circuitos eléctricos. 7 ed . New Yersey : Prentice Hall, ( /N712/7ed). RASHID, Muhammad H. Electrónica de potencia.3ª ed. Méjico: Prentice-Hall International, ( /R224/3ed). RASHID, Muhammad H. Circuitos microelectrónicos: análisis y diseño. Méjico: Thomson, ( /R224c). FLOYD, Thomas. Dispositivos electrónicos. 8 Ed. Méjico: Pearson Prentice-Hall, 2008. COGDELL, J.R. Fundamentos de electrónica. 1 ed. Méjico: Prentice Hall, ( /C676). MILLMAN, Jacob. HALKIAS, Christos C. Electrónica integrada: circuitos y sistemas análogos y digitales. 9 Ed. España: Hispano europea, ( /M655e).
7 DIODOS SEMICONDUCTORESBreve reseña histórica Invención del transistor en los laboratorios Bell en 1947 John Bardeen Walter Houser Brattain William Shockley
8 DIODOS SEMICONDUCTORESBreve reseña histórica Primer circuito integrado en 1958: 6 transistores. Jack Kilby (TI)
9 DIODOS SEMICONDUCTORESBreve reseña histórica Primer amplificador operacional en 1964: uA-702. Fairchild
10 DIODOS SEMICONDUCTORESBreve reseña histórica Primer microprocesador en 1970: Intel transistores
11 DIODOS SEMICONDUCTORESBreve reseña histórica Primer ASIC en 1980: Ferranti
12 DIODOS SEMICONDUCTORESBreve reseña histórica Invención de la FPGA en 1984: Ross Freeman y Bernard Vonderschmitt
13 DIODOS SEMICONDUCTORESFundamentos de los semiconductores Modelo atómico de Bohr
14 DIODOS SEMICONDUCTORESFundamentos de los semiconductores Tabla periódica organizada según No. Atómico (No. e-) o peso atómico (No. Protones+ No. Neutrones)
15 DIODOS SEMICONDUCTORESFundamentos de los semiconductores Capas o bandas y orbitales de energía Tomado de Floyd
16 DIODOS SEMICONDUCTORESFundamentos de los semiconductores Electrones de valencia: son los más débilmente ligados al átomo y contribuyen a las reacciones y enlaces.
17 DIODOS SEMICONDUCTORESFundamentos de los semiconductores Ionización: Ganar o perder un electrón Ión negativo Ión positivo Electrón libre
18 DIODOS SEMICONDUCTORESFundamentos de los semiconductores Átomos de Silicio y Germanio: Más comúnmente empleados en electrónica
19 DIODOS SEMICONDUCTORESFundamentos de los semiconductores Enlaces covalentes y red cristalina
20 DIODOS SEMICONDUCTORESConducción en cristales semiconductores Bandas permitidas y prohibidas Bandas prohibidas
21 DIODOS SEMICONDUCTORESConducción en cristales semiconductores Electrones y huecos de conducción
22 DIODOS SEMICONDUCTORESSemiconductor intrínseco Si Si 0ºK Si Si: silicio Grupo IV de la tabla periódica
23 DIODOS SEMICONDUCTORESSemiconductor intrínseco Si Si 0ºK 300ºK + Si Electrón Hueco
24 DIODOS SEMICONDUCTORESSemiconductor intrínseco: acción de un campo eléctrico + - Si Si + + Si Si Si Si
25 DIODOS SEMICONDUCTORESConducción en cristales semiconductores 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
26 DIODOS SEMICONDUCTORESTipos de materiales de acuerdo a las bandas de energía
27 DIODOS SEMICONDUCTORESSemiconductor extrínseco : TIPO N Si Sb: antimonio Impurezas del grupo V de la tabla periódica Si Sb Si + Es necesaria muy poca energía para ionizar el átomo de Sb A temperatura ambiente todos los átomos de impurezas se encuentran ionizados
28 DIODOS SEMICONDUCTORESSemiconductor extrínseco : TIPO N + Sb Impurezas grupo V 300ºK Electrones libres Átomos de impurezas ionizados Los portadores mayoritarios de carga en un semiconductor tipo N son electrones libres
29 DIODOS SEMICONDUCTORESSemiconductor extrínseco : TIPO P Si Al: aluminio Impurezas del grupo III de la tabla periódica Si Si Si Al Si + - Es necesaria muy poca energía para ionizar el átomo de Al Si A temperatura ambiente todos los átomos de impurezas se encuentran ionizados
30 DIODOS SEMICONDUCTORESSemiconductor extrínseco : TIPO P - Al Impurezas grupo III 300ºK Huecos libres Átomos de impurezas ionizados Los portadores mayoritarios de carga en un semiconductor tipo P son Huecos. Actúan como portadores de carga positiva.
31 La unión P-N La unión P-N en equilibrio - + Semiconductor tipo P Semiconductor tipo N
32 La unión P-N La unión P-N en equilibrio Zona de transición - - - + + + + - + - - + - + - + + - + - - - + - + - + + + - - + Semiconductor tipo P - + Semiconductor tipo N 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.