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Tutorial de
Electrónica de Dispositivos
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Los siguientes
programas son applets (pequeños
programas en Java que se descargan desde una página Web y que se ejecutan
automáticamente en la máquina local sin necesidad de instalar ningún
software). Ilustran de una manera sencilla diversos procesos físicos y
electrónicos relacionados con la asignatura, permitiendo cierto grado de
interactividad con el “ciber-nauta”, el cual puede modificar los
valores de muchos parámetros.
Para ejecutar los applets es necesario tener instalada
la máquina virtual de Java: descargar desde http://www.java.com/es/download/
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TEMA
I: SEMICONDUCTORES
- Evolución del nivel
de Fermi: El applet ilustra la variación del nivel de
Fermi, así como de la concentración intrínseca, de un material
semiconductor según la temperatura, la posible presencia de luz, el tipo
de material semiconductor (banda prohibida, número de estados
equivalentes en banda de conducción y de valencia), el dopaje y el tipo
de impurezas (que determinan la posición del nivel permitido dentro de
la banda prohibida y, por tanto, el grado de ionización).
- Evolución de la conductividad de
un material semiconductor: el programa representará la evolución con
la temperatura de la conductividad de un material semiconductor en
función del tipo de dopaje, de la concentración de dopante y de la
posible presencia de un impulso luminoso en régimen estacionario.
Quedará igualmente modelada y representada la evolución de las
movilidades de huecos y electrones.
- Semiconductor homopolar en
equilibrio con distribución no uniforme de impurezas: Formación de
carga, campo y potencial internos para distintos perfiles de dopaje
(exponencial y lineal). Ilustración de los procesos de difusión y
arrastre.
- Evolución, en el
tiempo, de la concentración de huecos y electrones en presencia de un
impulso luminoso: el programa permitirá definir el tiempo de vida,
la tasa de ruptura de enlaces y los dopajes.
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TEMA
II: DIODO DE UNIÓN PN
- Unión PN en
equilibrio y polarizada: Applet donde se representa la
formación de bandas, así como la distribución de carga y el campo en la
zona de carga espacial en función de la polarización.
- La ley de Shockley:
Representación de la evolución de la corriente en un diodo PN en función
de la polarización, el dopaje, el tipo de semiconductor y la
temperatura.
- Conmutación del diodo: el
applet ilustrará la conmutación de un diodo en un circuito donde la polarización
pueda pasar (a voluntad del usuario) desde directa a disrupción pasando
por corte. Se representará la evolución en el tiempo de la corriente, la
tensión en el diodo y la carga en las zonas neutras así como la anchura
de la zona bipolar.
- El diodo varactor: Evolución
de la capacidad equivalente de un diodo varactor para distintas
polarizaciones, dopajes y tipos de unión (abrupta, hiperabrupta y
gradual lineal).
- Problema del diodo
varactor: Evolución de la función de transferencia de un circuito
sintonizador en función de la variación de la polarización del
diodo.
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TEMA
III: EL TRANSISTOR BIPOLAR
- Distribución
de corrientes y portadores: Este applet permite observar la
distribución de corrientes y portadores, así como los parámetros del
transistor, de un transistor bipolar polarizado en función de la tensión
aplicada. Los parámetros físicos básicos del transistor (dopaje,
naturaleza del semiconductor) son programables también.
- Conmutación del
transistor: Ejemplificación del proceso de conmutación de un bipolar.
Las gráficas representan las variaciones de la carga en base, las
corrientes de colector y base y la tensión de salida, que se producen en
un bipolar cuando cambia la tensión con la que está polarizado. El
programa permite definir los parámetros del circuito de polarización así
como los del propio transistor.
- Polarización del transistor:
a partir de los parámetros de Ebers Moll y de los valores de
polarización VBE y VBC el programa determinará las corrientes y
representará los perfiles de minoritarios en las tres zonas: colector,
emisor y base.
- Generador de ejercicios de
polarización: eligiendo al azar un circuito a partir de una serie de
circuitos de polarización y dando valores a los componentes
(resistencias, pilas, parámetros del componente activo) el programa
generará un problema al alumno donde se le pregunte por el punto de
polarización. Presionando un botón el alumno podrá conocer la solución.
- Etapa amplificadora de ganancia
en emisor común: a partir de un circuito determinado en emisor
común, el programa posibilitará definir lo valores de las distintas
resistencias y los parámetros típicos del transistor. Representará el
circuito en pequeña señal, calculando sus parámetros, así como los
híbridos. Asimismo se dibujará la recta de carga y el movimiento por
ella del punto de trabajo. Igualmente se ilustrará la señal de salida
junto con la de entrada (cuya amplitud podrá elegir el usuario), de modo
que se pueda observar la amplificación del circuito y las limitaciones
del rango dinámico.
- Descripción de una hoja de
catálogo: a partir de una hoja de catálogo digitalizada el programa,
en función de la posición del ratón, irá describiendo el significado de
los distintos valores que ofrece el fabricante.
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TEMA
IV: EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO (FET o UNIPOLAR)
- Canal en una
estructura JFET: Ilustración de la modificación que sufre el canal
en un transistor JFET cuando se aplican tensiones en drenador. Se pueden
alterar los parámetros físicos básicos del JFET
- La capacidad MOS:
Representación de las variaciones y distribución espacial de carga,
campo y potencial, así como de las bandas de energía, de una estructura
MOS en función de la polarización. Los parámetros físicos básicos de la
capacidad son programables.
- Pasos y capas en la
fabricación de un transistor MOSFET: el applet ilustra los pasos en
la fabricación de un transistor MOSFET de canal n. En él aparecen todos
los pasos y capas usadas en la fabricación del dispositivo.
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OTRAS TEMÁTICAS: FABRICACIÓN DE
DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS
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Conjunto de todos los Applets (512 KB): Bájate todos
los applets de la página para poder
ejecutarlos localmente.
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