electrÓnica anÁloga y de potencia

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.

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: 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

DIODOS SEMICONDUCTORES

Breve reseña histórica

William Shockley Walter Houser Brattain John Bardeen

Invención del transistor en los laboratorios Bell en 1947

DIODOS SEMICONDUCTORES

Breve reseña históricaPrimer circuito integrado en 1958: 6 transistores. Jack Kilby (TI)

http://www.abadiadigital.com/

DIODOS SEMICONDUCTORES

Breve reseña históricaPrimer amplificador operacional en 1964: uA-702. Fairchild

http://homepages.nildram.co.uk/~wylie/ICs/monolith.htm

DIODOS SEMICONDUCTORES

Breve reseña históricaPrimer microprocesador en 1970: Intel 4004. 2300 transistores

http://www.hermanotemblon.com/?p=626

DIODOS SEMICONDUCTORES

Breve reseña históricaPrimer ASIC en 1980: Ferranti

http://img.alibaba.com/photo/10942678/PLM_1_Powerline_Modem_ASIC.jpg

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

DIODOS SEMICONDUCTORES

Fundamentos de los semiconductoresModelo atómico de Bohr

http://mx.kalipedia.com/kalipediamedia/cienciasnaturales/media/200709/24/fisicayquimica/

20070924klpcnafyq_30.Ges.SCO.png

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

DIODOS SEMICONDUCTORES

Fundamentos de los semiconductoresCapas o bandas y orbitales de energía

Tomado de Floyd

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

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

DIODOS SEMICONDUCTORES

Fundamentos de los semiconductoresÁtomos de Silicio y Germanio: Más comúnmente empleados en electrónica

http://www.electronica2000.net/curso_elec/imagenes/

DIODOS SEMICONDUCTORES

Fundamentos de los semiconductoresEnlaces covalentes y red cristalina

http://estaticos.poblenet.com/01/tutoriales/221/clip_image001.gif

DIODOS SEMICONDUCTORES

Conducción en cristales semiconductoresBandas permitidas y prohibidas

http://varinia.es/blog/wp-content/uploads/2009/12/bandas_energia.jpg

Bandas prohibidas

DIODOS SEMICONDUCTORESConducción en cristales semiconductores

Electrones y huecos de conducción

http://varinia.es/blog/wp-content/uploads/2009/12/fotones.jpg

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si Si

Si

0ºK

Semiconductor intrínseco

Si: silicioGrupo IV de la tabla periódica

DIODOS SEMICONDUCTORES

http://www.ate.uniovi.es/ribas/...05/Electronica.../Diodos_parte1.pps

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si Si

Si

0ºK

300ºK

+

Semiconductor intrínseco

Electrón Hueco

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 semiconductoresDIODOS

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

DIODOS SEMICONDUCTORESTipos de materiales de acuerdo a las

bandas de energía

http://personales.upv.es/jquiles/prffi/semi/ayuda/bandas.gif

Semiconductor extrínseco

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si Si

Si

Sb: antimonioImpurezas 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: aluminioImpurezas 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

-

-

--

-

-

--

-

-

-

-

-

-

-

-

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

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

- +

+

+ + ++

+

+

++

+

+

+

+

+

+

Semiconductor tipo P Semiconductor tipo N

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La unión P-NLa unión P-N en equilibrio

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

++

+

++

+

+

+

+

+

+

Semiconductor tipo P Semiconductor tipo N

-

-

-

- +

+

+ +

+

+-

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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