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ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y DE POTENCIA OBJETIVO 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. ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y DE POTENCIA METODOLOGÍA Clases magistrales Encuadre Análisis Diseño Simulación Laboratorios Proyecto integrador ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y DE POTENCIA CONTENIDO: Dispositivos básicos de estado sólido Amplificadores operacionales Osciladores Dispositivos de potencia de estado sólido ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y DE POTENCIA 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 ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y DE POTENCIA EVALUACIÓN: Examen parcial: 20% Laboratorios: 20% Proyecto integrador: 15% Seguimientos: 15% Examen final: 30% ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y DE POTENCIA 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: PrenticeHall 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 PrenticeHall, 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). DIODOS SEMICONDUCTORES Breve reseña histórica Invención del transistor en los laboratorios Bell en 1947 John Bardeen Walter Houser Brattain William Shockley DIODOS SEMICONDUCTORES Breve reseña histórica Primer circuito integrado en 1958: 6 transistores. Jack Kilby (TI) http://www.abadiadigital.com/ DIODOS SEMICONDUCTORES Breve reseña histórica Primer amplificador operacional en 1964: uA-702. Fairchild http://homepages.nildram.co.uk/~wylie/ICs/monolith.htm DIODOS SEMICONDUCTORES Breve reseña histórica Primer microprocesador en 1970: Intel 4004. 2300 transistores http://www.hermanotemblon.com/?p=626 DIODOS SEMICONDUCTORES Breve reseña histórica Primer ASIC en 1980: Ferranti http://img.alibaba.com/photo/10942678/PLM_1_Powerline_Modem_AS IC.jpg DIODOS SEMICONDUCTORES Breve reseña histórica Invención de la FPGA en 1984: Ross Freeman y Bernard Vonderschmitt http://johonatan.files.wordpress.com/2008/09/fpga_xilinx_spartan.jpg DIODOS SEMICONDUCTORES Fundamentos de los semiconductores Modelo atómico de Bohr http://mx.kalipedia.com/kalipediamedia/cienciasnaturales/media/20070 9/24/fisicayquimica/20070924klpcnafyq_30.Ges.SCO.png DIODOS SEMICONDUCTORES Fundamentos de los semiconductores Tabla periódica organizada según No. Atómico (No. e-) o peso atómico (No. Protones+ No. Neutrones) http://www.ptable.com/Images/tabla%20peri%C3%B3dica.png DIODOS SEMICONDUCTORES Fundamentos de los semiconductores Capas o bandas y orbitales de energía Tomado de Floyd DIODOS SEMICONDUCTORES Fundamentos de los semiconductores Electrones 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/b 11_5.gif DIODOS SEMICONDUCTORES Fundamentos de los semiconductores Ionización: Ganar o perder un electrón Ión negativo Ión positivo Electrón libre http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/42/imgs /rac15p047.gif DIODOS SEMICONDUCTORES Fundamentos de los semiconductores Átomos de Silicio y Germanio: Más comúnmente empleados en electrónica http://www.electronica2000.net/curso_elec/imagenes/ DIODOS SEMICONDUCTORES Fundamentos de los semiconductores Enlaces covalentes y red cristalina http://estaticos.poblenet.com/01/tutoriales/221/clip_image001.gif DIODOS SEMICONDUCTORES Conducción en cristales semiconductores Bandas permitidas y prohibidas Bandas prohibidas http://varinia.es/blog/wp-content/uploads/2009/12/bandas_energia.jpg DIODOS SEMICONDUCTORES Conducción en cristales semiconductores Electrones y huecos de conducción http://varinia.es/blog/wp-content/uploads/2009/12/fotones.jpg DIODOS SEMICONDUCTORES Semiconductor intrínseco Si Si Si 0ºK Si Si Si Si: silicio Grupo IV de la tabla periódica Si Si Si http://www.ate.uniovi.es/ribas/...05/Electronica.../Diodos_parte1.pps DIODOS SEMICONDUCTORES Semiconductor intrínseco Si Si Si Si Si + Si Electrón 0ºK 300ºK Hueco Si Si Si http://www.ate.uniovi.es/ribas/...05/Electronica.../Diodos_parte1.pps DIODOS SEMICONDUCTORES Semiconductor intrínseco: acción de un campo eléctrico - + Si - + Si Si + + Si + Si Si - + - + - Si Si Si + http://www.ate.uniovi.es/ribas/...05/Electronica.../Diodos_parte1.pps DIODOS SEMICONDUCTORES Conducción 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 http://www.ate.uniovi.es/ribas/...05/Electronica.../Diodos_parte1.pps DIODOS SEMICONDUCTORES Tipos de materiales de acuerdo a las bandas de energía http://personales.upv.es/jquiles/prffi/semi/ayuda/bandas.gif DIODOS SEMICONDUCTORES Semiconductor extrínseco : TIPO N Sb: antimonio Si Si Si Si Sb Si Si + Si Si Si Impurezas del grupo V de la tabla periódica Es necesaria muy poca energía para ionizar el átomo de Sb A temperatura ambiente todos los átomos de impurezas se encuentran ionizados http://www.ate.uniovi.es/ribas/...05/Electronica.../Diodos_parte1.pps DIODOS SEMICONDUCTORES Semiconductor extrínseco : TIPO N Sb + Sb + Sb + Electrones libres Sb + Sb + Impurezas grupo V Sb + Sb + Sb + Sb + Sb + Sb + Sb + Sb + Sb + Sb + Sb + 300ºK Átomos de impurezas ionizados Los portadores mayoritarios de carga en un semiconductor tipo N son electrones libres http://www.ate.uniovi.es/ribas/...05/Electronica.../Diodos_parte1.pps DIODOS SEMICONDUCTORES Semiconductor extrínseco : TIPO P Al: aluminio + Si Si Si Si Al Si Si Si Si - Si Impurezas del grupo III de la tabla periódica Es necesaria muy poca energía para ionizar el átomo de Al A temperatura ambiente todos los átomos de impurezas se encuentran ionizados http://www.ate.uniovi.es/ribas/...05/Electronica.../Diodos_parte1.pps DIODOS SEMICONDUCTORES Semiconductor extrínseco : TIPO P Al Al - Al - Huecos libres Al - Al - Impurezas grupo III Al - Al Al - Al - Al - Al - Al - Al Al - Al - Al - 300ºK Átomos de impurezas ionizados Los portadores mayoritarios de carga en un semiconductor tipo P son Huecos. Actúan como portadores de carga positiva. http://www.ate.uniovi.es/ribas/...05/Electronica.../Diodos_parte1.pps La unión P-N La unión P-N en equilibrio - - - - - - - + - Semiconductor tipo P + + + + + + + - + + + + - - - + + + + Semiconductor tipo N http://www.ate.uniovi.es/ribas/...05/Electronica.../Diodos_parte1.pps 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. http://www.ate.uniovi.es/ribas/...05/Electronica.../Diodos_parte1.pps
