ELECTRONICA FISICA

ELECTRONICA FISICA

GRADO EN FISICA

1. Datos de la asignatura

(Fecha última modificación: 21-07-17 21:38)
Código
100836
Plan
ECTS
6.00
Carácter
OBLIGATORIA
Curso
4
Periodicidad
Primer Semestre
Área
ELECTRÓNICA
Departamento
Física Aplicada
Plataforma Virtual

Campus Virtual de la Universidad de Salamanca

Datos del profesorado

Profesor
Tomás González Sánchez
Grupo/s
1
Departamento
Física Aplicada
Área
Electrónica
Centro
Fac. Ciencias
Despacho
T2103 (Trilingüe)
Horario de tutorías

Lunes, Martes, Miércoles y Jueves de 11:30 a 13 h

URL Web
http://diarium.usal.es/tomasg
E-mail
tomasg@usal.es
Teléfono
923294500, Ext. 6329
Profesor
Tomás González Sánchez
Grupo/s
20
Departamento
Física Aplicada
Área
Electrónica
Centro
Fac. Ciencias
Despacho
T2103 (Trilingüe)
Horario de tutorías
-
URL Web
http://diarium.usal.es/tomasg
E-mail
tomasg@usal.es
Teléfono
923294500, Ext. 6329

2. Sentido de la materia en el plan de estudios

Bloque formativo al que pertenece la materia.

Es una materia que forma parte del módulo Electrónica Física, que a su vez está compuesto por tres asignaturas (“Instrumentación Electrónica”, “Electrónica Física” y “Laboratorio de Electrónica”).

Papel de la asignatura.

Es una asignatura obligatoria dentro del Grado en Física en la que se desarrollan conceptos básicos acerca de Física de Materiales y Dispositivos Semiconductores basándose en conocimientos previos de Física del Estado Sólido. Las técnicas experimentales ligadas a esta materia configuran la asignatura “Laboratorio de Electrónica”, que se imparte simultáneamente.

Perfil profesional.

Al ser una asignatura obligatoria, es fundamental en cualquier perfil vinculado al Grado en Física.

3. Recomendaciones previas

Asignaturas que se recomienda haber cursado previamente:

  • Física del Estado Sólido I
  • Instrumentación  Electrónica
  • Electromagnetismo I
  • Física Cuántica II
  • Física  Estadística

Asignaturas que se recomienda cursar simultáneamente:

  • Laboratorio de Electrónica

Asignaturas que continúan el temario:

  • Electrónica de Comunicaciones
  • Sistemas Electrónicos Digitales

4. Objetivo de la asignatura

  • Familiarizarse con los materiales semiconductores de mayor utilización y conocer sus propiedades fundamentales.
  • Conocer la dinámica semiclásica de partículas cargadas en un semiconductor y entender el papel de la masa efectiva.
  • Identificar la influencia de la temperatura sobre las densidades de portadores en semiconductores intrínsecos y extrínsecos, y el papel que desempeña el nivel de Fermi en la descripción de tales densidades.
  • Familiarizarse con los procesos de transporte de carga en un semiconductor fuera de equilibrio.
  • Ser capaz de trazar diagramas de bandas de energía de diversas homo- y hetero-uniones.
  • Ser capaz de resolver analíticamente problemas de transporte de carga en una dimensión bajo diferentes condiciones de polarización, generación-recombinación, y con diversas condiciones de contorno.
  • Conocer la física y los comportamientos DC y AC de diodos PN, metal-semiconductor y MOS (Metal-Oxido-Semiconductor).
  • Ser capaz de formular las ecuaciones de los modelos básicos que describen el funcionamiento en DC de los dos tipos básicos de transistores: bipolar y de efecto de campo (especialmente el transistor MOSFET).
  • Familiarizarse con los circuitos equivalentes de los transistores y su manejo en circuitos analógicos básicos.
  • Identificar los puntos críticos en el funcionamiento de transistores y otros dispositivos cuando sus dimensiones se reducen hasta la escala nanométrica.
  • Conocer las propiedades ópticas de los semiconductores y cómo aprovecharlas para el diseño de dispositivos y aplicaciones.

5. Contenidos

Teoría.

INTRODUCCIÓN A LA ELECTRONICA

Evolución histórica de la Electrónica.

Electrónica de vacío. Electrónica de estado sólido. Circuitos integrados.

Circuitos analógicos y digitales.

Aplicaciones de la Electrónica.

  1. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS SEMICONDUCTORES Semiconductores simples y compuestos.

Bandas de energía y dinámica de portadores. Semiconductores intrínsecos y extrínsecos. Densidades de portadores libres en equilibrio. Propiedades ópticas de los semiconductores.

  1. FENÓMENOS DE TRANSPORTE DE CARGA EN SEMICONDUCTORES Corrientes de arrastre y difusión.

Procesos de generación-recombinación. Ecuación de continuidad.

Efecto Hall.

  1. DIODOS

Unión PN. Comportamiento estático y dinámico.

Unión metal-semiconductor. Contactos óhmico y recitificador.

  1. TRANSISTORES Transistor bipolar (BJT).

Transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor (MOSFET). Comportamiento estático y dinámico.

  1. DISPOSITIVOS  OPTOELECTRÓNICOS

Dispositivos detectores de luz: fotodiodos, fototransistores. Células solares.

Dispositivos emisores de luz: LED, diodo láser.

  1. NANODISPOSITIVOS

La nanoescala. Propiedades dependientes del tamaño. Nanoestructuras semiconductoras de baja dimensionalidad. Propiedades de transporte de nanoestructuras.

Propiedades ópticas de nanoestructuras.

 

Práctica.

  • Resolución de problemas referentes a todos los temas anteriores.
  • Elaboración y exposición de problemas y trabajos, supervisados por el profesor, ligados a los temas anteriores.

6. Competencias a adquirir

Básicas / Generales.

CB-2: Saber aplicar los conocimientos físicos a su trabajo o vocación de una forma profesional y poseer las competencias que suelen demostrarse

por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro del área de la Física.

CB-3: Tener la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes, dentro del área de la Física, para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.

CB-4: Poder transmitir información, ideas, problemas y soluciones del ámbito del área de la Física a un público tanto especializado como no especializado.

CB-5: Haber desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores en Física con un alto grado de autonomía.

CG-2: Incrementar la capacidad de organización y planificación con el objeto de resolver con éxito el problema analizado.

CG-3: Desarrollar la capacidad de razonamiento crítico para poder identificar analogías entre fenómenos físicos diferentes y ser capaz de construir modelos físicos, así como poder detectar errores en razonamientos, aproximaciones o cálculos incorrectos.

CG-4: Ser capaz de plantear y resolver problemas físicos obteniendo una descripción no sólo cualitativa sino también cuantitativa y con el grado de precisión que sea requerido del fenómeno físico en cuestión.

CG-5: Aprender de manera autónoma nuevos conocimientos y técnicas.

Específicas.

CE-1: Tener una buena comprensión de las teorías físicas más importantes, localizando en su estructura lógica y matemática, su soporte experimental y el fenómeno físico que puede ser descrito a través de ellos.

CE-2: Haberse familiarizado con las áreas más importantes de la Física, no sólo a través de su importancia intrínseca, sino por la relevancia esperada en un futuro para la Física y sus aplicaciones, familiaridad con los enfoques que abarcan muchas áreas en Física.

CE-4: Ser capaz de evaluar claramente los ordenes de magnitud, de desarrollar una clara percepción de las situaciones que son físicamente diferentes, pero que muestran analogías, permitiendo por lo tanto el uso de soluciones conocidas a nuevos problemas.

CE-6: Ser capaz de buscar y utilizar bibliografía en Física y otra bibliografía técnica, así como cualquier fuente de información relevante para trabajos de investigación y desarrollo técnico de proyectos.

CE-7: Ser capaz de identificar lo esencial de un proceso / situación y establecer un modelo del mismo; el graduado debería ser capaz de realizar las aproximaciones requeridas con el objeto de reducir el problema hasta un nivel manejable; pensamiento crítico para construir modelos físicos.

CE-8: Ser capaz de trabajar en un grupo interdisciplinario, de presentar mediante medios escritos y orales su propia investigación o resultados de

7. Metodologías

Clases magistrales de teoría

Se expondrá el contenido teórico de los temas en clases presenciales, para trasmitir a los estudiantes los conocimientos ligados a las competencias  previstas.

Clases prácticas de resolución de problemas y seminarios

Los conocimientos teóricos se fijarán por medio de clases prácticas de resolución de problemas. Se desarrollarán los conceptos clave por medio de problemas modelo especialmente diseñados al efecto, de forma que los estudiantes adquieran las competencias previstas. Asimismo se propondrán problemas adicionales para resolución individual de los estudiantes (tanto en el aula como fuera de ella), algunos de los cuales serán expuestos y discutidos en seminarios con grupos reducidos donde se fomentará la participación activa de los estudiantes.

Tutorías

Las tutorías tienen como objetivo fundamental que los estudiantes puedan exponer las dificultades y dudas que les hayan surgido, tanto en la comprensión de la teoría como en la resolución de los problemas. Se fomentará la discusión entre los estudiantes para aclarar todas las cuestiones.

Interacción online

Se realizará mediante la plataforma Studium de la USAL. Se utilizará para la planificación, el intercambio de documentos y la interacción habitual con los estudiantes en el desarrollo de las actividades previamente descritas.

8. Previsión de Técnicas (Estrategias) Docentes

9. Recursos

Libros de consulta para el alumno.

Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles (4rd Edition), D. A. Neamen, McGraw-Hill (2012).

Elementos de Electrónica, D. Pardo Collantes y L. A. Bailón Vega, Secretariado de Publicaciones - Universidad de Valladolid (2007).

Fundamentos de Microelectrónica, Nanoelectrónica y Fotónica, J. M. Albella Martín, J. M. Martínez-Duart y F. Agulló Rueda, Pearson (2005).

Otras referencias bibliográficas, electrónicas o cualquier otro tipo de recurso.

Elementos de Electrónica. Manual de Problemas Resueltos, D. Pardo Collantes y L. A. Bailón Vega, Secretariado de Publicaciones - Universidad de Valladolid (2007).

Solid State Electronic Devices, B. G. Streetman, Prentice Hall International (1995).

Se proporcionará material diverso relacionado con la asignatura a través de la plataforma Studium.

10. Evaluación

Consideraciones generales.

El grado de adquisición de las competencias se valorará a través de los resultados de aprendizaje de carácter teórico y práctico obtenidos. Tal valoración se realizará mediante actividades de evaluación continua y una prueba escrita final.

Criterios de evaluación.

Las actividades de evaluación continua supondrán el 50% de la nota total de la asignatura y la prueba escrita final el restante 50%. Para superar la asignatura será necesario alcanzar en la prueba escrita final al menos un 30% de la nota máxima de la misma.

Instrumentos de evaluación.

Evaluación continua (50%):

  • Pruebas presenciales escritas consistentes en cuestiones y problemas breves (30%).
  • Resolución individual, exposición y discusión de ejercicios propuestos (20%). Prueba escrita final (50%):
  • Examen escrito con dos partes de igual peso: una de teoría en forma de cuestiones y otra de problemas.

Recomendaciones para la evaluación.

Para la adquisición de las competencias previstas en esta asignatura se recomienda la asistencia y participación activa en todas las actividades programadas.

Recomendaciones para la recuperación.

Se realizará una prueba escrita de recuperación que supondrá el 80% de la nota. El restante 20% corresponderá a la nota de la evaluación continua obtenida en el apartado de resolución-exposición de ejercicios, que no será recuperable.

11. Organización docente semanal