COMPORTAMIENTO ELECTRÓNICO DE MATERIALES

COMPORTAMIENTO ELECTRÓNICO DE MATERIALES

GRADO EN INGENIERÍA DE MATERIALES

1. Datos de la asignatura

(Fecha última modificación: 21-07-17 21:53)
Código
106922
Plan
ECTS
6.00
Carácter
OBLIGATORIA
Curso
3
Periodicidad
Primer Semestre
Área
ELECTRÓNICA
Departamento
Física Aplicada
Plataforma Virtual

Campus Virtual de la Universidad de Salamanca

Datos del profesorado

Profesor
Ignacio Íñiguez de la Torre Mulas
Grupo/s
1
Departamento
Física Aplicada
Área
Electrónica
Centro
E. Politécnica Superior de Zamora
Despacho
201 Ed. Politécnica (Campus Viriato)
Horario de tutorías
-
URL Web
http://diarium.usal.es/indy/
E-mail
indy@usal.es
Teléfono
+34 677 565 427

2. Sentido de la materia en el plan de estudios

Bloque formativo al que pertenece la materia.

Comportamiento Electrónico, Térmico, Óptico y Magnético de los Materiales

Papel de la asignatura.

Asignatura de carácter Obligatorio, dentro del tercer curso del plan de estudios.

En esta asignatura se plantean las bases del conocimiento de las propiedades físicas de los principales materiales empleados en microelectrónica. Los dispositivos electrónicos más importantes y aplicaciones en el sector industrial se tratan en la asignatura de Materiales para dispositivos microelectrónicos, nanoelectrónicos y fotovoltaicos del cuarto curso. Sus procesos de fabricación y el procesamiento de los materiales electrónicos son explicados en la asignatura de Procesos y tecnologías de fabricación en electrónica del cuarto curso.

Perfil profesional.

Adquisición de conocimientos de las propiedades de los materiales empleados en Electrónica, que han de servir al futuro ingeniero como pilar básico para el desarrollo e investigación de nuevos materiales y sus aplicaciones. La asignatura permite adquirir las bases teóricas del conocimiento de la estructura y propiedades de los materiales para su consideración en un amplio campo de trabajo, desde las energías renovables al diseño de transistores y dispositivos que aprovechen las propiedades físicas de nuevos materiales o de los ya empleados en la actualidad. Asimismo, se adquirirán las destrezas necesarias para la caracterización de las propiedades eléctricas de los materiales en el laboratorio, tales como medida de la conductividad, parámetros de la estructura de bandas, etc. que pueden ser de gran utilidad al futuro ingeniero.

3. Recomendaciones previas

Es muy recomendable poseer conocimientos avanzados de Física y Matemáticas y haber cursado previamente “Fundamentos de Electrónica” e “Instrumentación Electrónica” del segundo curso.

4. Objetivo de la asignatura

Generales: Conocer y calcular el comportamiento electrónico y dieléctrico de los materiales y relacionar su estructura con las propiedades. Adquisición por parte del futuro ingeniero de los fundamentos teóricos y prácticos del comportamiento de los materiales empleados en Electrónica.

Específicos: Conocimiento de los principios básicos de la mecánica cuántica. Estudiar y conocer las propiedades electrónicas de materiales conductores, aislantes y semiconductores así como sus propiedades dieléctricas.

5. Contenidos

Teoría.

Tema I: Orígenes de la Física Cuántica

I.1 Las ecuaciones de la Física Clásica: de Newton a Maxwell 

I.2 Propiedades corpusculares de la radiación

I.2.a Postulado de Planck   

I.3 Propiedades ondulatorias de la materia

I.4 Modelos atómicos: el átomo clásico y el modelo de Bohr-Rutherford

I.5 Teoría de Schrödinger de la mecánica cuántica

I.6 Aplicaciones: Efectos cuánticos en dispositivos y AFM

Tema II: Estructura de la materia y bandas de energía

II.1 El sólido cristalino: Red directa y red recíproca

II.2 Orbitales y teorema de Bloch

II.3 Estructura de Bandas

Tema III: Física de semiconductores

III.1 Semiconductores más usuales: Silicio y GaAs

III.2 Semiconductores intrínseco y extrínseco

III.3 Semiconductores intrínseco en equilibrio

III.4 Semiconductor extrínseco en equilibrio

Tema IV: Propiedades de transporte de semiconductores

IV.1 Arrastre de portadores: definición, movilidad y resistividad/conductividad

IV.2 Difusión de portadores: definición

IV.3 Generación y recombinación: definición e idea intuitiva

IV.4 Ecuaciones de estado

Tema V: Propiedades dieléctricas de los materiales

V.1 Introducción: definición y condensadores

V.2 Caracterización microscópica: tipos de polarización

V.3 Caracterización macroscópica

V.4 Respuesta en frecuencia

V.5 Ruptura dieléctrica

V.6 Materiales ferroeléctricos, piroeléctricos y piezoeléctricos

V.7 Aplicaciones

Práctica.

El contenido de las clases teóricas se complementará mediante seminarios de problemas de los Temas 1-5 así como con ejercicios para resolver en casa.

Prácticas de Laboratorio

PRÁCTICA 1.- Medida del gap del Germanio

PRÁCTICA 2.- Medidas de la movilidad mediante efecto Hall

PRÁCTICA 3.- Medida de permitividades

6. Competencias a adquirir

Básicas / Generales.

CG1. Que los estudiantes adquieran la capacidad de trabajo interdisciplinar inherente a la ciencia e ingeniería de los materiales.

CB1. Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en el área/s de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel, que si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.

CB2. Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y resolución de problemas dentro de su área de estudio.

CB3. Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.

CB4. Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.

CB5. Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.

Específicas.

CEI1. Que los estudiantes sepan resolver los problemas matemáticos que puedan plantearse en la ingeniería, mostrando aptitud para aplicar los conocimientos sobre: álgebra lineal; geometría; geometría diferencial; cálculo diferencial e integral; ecuaciones diferenciales y en derivadas parciales; métodos numéricos; algorítmica numérica; estadística y optimización.

CEI2. Que los estudiantes adquieran comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica, termodinámica, campos y ondas y electromagnetismo y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.

CEE2. Que los estudiantes describan y modelicen el comportamiento (mecánico, electrónico, óptico, térmico, magnético, químico) de los materiales y su integración en componentes y dispositivos.

7. Metodologías

Clases magistrales de teoría

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

Seminarios

Se realizarán seminarios que permitirán fijar y ampliar los conocimientos adquiridos en las sesiones magistrales. Se desarrollarán los conceptos clave por medio de cuestiones y ejemplos especialmente diseñados al efecto, de forma que los estudiantes adquieran las competencias previstas, en grupos reducidos y con la participación activa de los alumnos. Asimismo, se propondrán ejercicios y cuestiones adicionales para la resolución individual y entrega por parte de los alumnos.

Clases prácticas (laboratorio)

Las clases prácticas se realizarán en el Laboratorio de Electrónica (210, Ed. Piedra). Consistirán en el montaje y la utilización de la instrumentación necesaria aplicando los conceptos desarrollados en las clases teóricas y de problemas. Los estudiantes elaborarán informes sobre los resultados obtenidos en las prácticas.

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.

Trabajos

Los alumnos realizarán trabajos sobre temas afines a la materia. Se fomentará el debate y la discusión de los trabajos por parte de todos los estudiantes en sesiones en grupos reducidos donde se expondrán los mismos.

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 para el desarrollo de las actividades previamente descritas.

8. Previsión de Técnicas (Estrategias) Docentes

9. Recursos

Libros de consulta para el alumno.

P. A. Tipler y G. Mosca. Física para la ciencia y la tecnología (Física Moderna: Mecánica cuántica, relatividad y estructura de la materia). Reverté (2010).

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

D. Pardo Collantes y L. A. Bailón Vega. Elementos de Electrónica. Ediciones Universidad de Salamanca (2006).

Pierret, R. F., Fundamentos de semiconductores, Addison Wesley, (1994).

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

Libros online:

Albella-Martín J., Fundamentos de Electrónica Física y Microelectrónica

http://www.icmm.csic.es/fis/gente/josemaria_albella/electronica_indice.html

http://ecee.colorado.edu/~bart/book/                                                

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html

Material proporcionado a través del Campus Virtual (Studium) de la USAL

10. Evaluación

Consideraciones generales.

La evaluación de las competencias de la asignatura se basará en el trabajo continuado, controlado periódicamente con diferentes instrumentos de evaluación, conjuntamente con una prueba escrita final.

Criterios de evaluación.

La adquisición de las competencias se evaluará a partir de la valoración de los resultados de aprendizaje de carácter teórico y práctico mediante actividades de evaluación continua y una prueba escrita final de acuerdo con los siguientes pesos porcentuales sobre la nota final:

La prueba escrita final tendrá un peso del 50%, siendo necesario un mínimo de 4.0 puntos sobre 10 para la aprobación de la asignatura.

La valoración de informes y resolución de problemas tendrá un peso del 40%.

La valoración de la asistencia y participación activa en las actividades, incluidas las tutorías individuales o colectivas tendrá un peso del 10%.

Instrumentos de evaluación.

Prueba escrita final en forma de cuestiones teóricas y prácticas.

Resolución individual de ejercicios propuestos e informes de laboratorio.

Asistencia activa a las prácticas y seminarios de la asignatura incluyendo la elaboración de informes, discusión, análisis y conclusiones de los resultados.

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.

Al igual que en la evaluación ordinaria, se recomienda haber asistido y participado activamente en las actividades programadas durante el periodo lectivo.

11. Organización docente semanal