Diodos y Transistores - ITSNCG

Josefine Nielsen | Download | HTML Embed
  • Jul 6, 2010
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1 1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura : Diodos y Transistores Carrera : Ingeniera Electrnica Clave de la asignatura : ETF-1012 SATCA1 3 2 5 2.- PRESENTACIN Caracterizacin de la asignatura. Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero en Electrnica la capacidad de utilizar diodos y transistores, a su vez permite conocer, identificar y comprender el comportamiento y operacin de estos dispositivos semiconductores para su aplicacin en el diseo, anlisis, simulacin y construccin de circuitos electrnicos utilizando componentes discretos; as como conocer los principios, caractersticas, parmetros de voltaje y corriente utilizados en el diseo de circuitos de polarizacin de los transistores BJT y JFET que le permitirn disear circuitos amplificadores, entre otras aplicaciones. Aplica las tecnologas de la informacin y de la comunicacin, para la adquisicin y procesamiento de datos. Realiza la seleccin y operacin del equipo de medicin y prueba requeridos e identifica los parmetros elctricos de los manuales de dispositivos o de documentos electrnicos. Intencin didctica. El temario est organizado en cinco unidades, que agrupan los contenidos conceptuales de la asignatura. Abordando los conceptos involucrados en la descripcin de cada elemento. En la primera unidad, se analizan los principios bsicos de operacin y aplicacin de los diferentes diodos aplicados en diversos circuitos como rectificadores, limitadores, sujetadores, multiplicadores y reguladores, as como estudiar las caractersticas de operacin de otros diodos como reguladores de corriente, tnel, zener, lser, schottky, pin. En la segunda unidad, se aplican las propiedades y caractersticas de los transistores bipolares o BJT para el anlisis y diseo de circuitos de polarizacin, definicin del punto de operacin, regiones de operacin, recta de carga y estabilidad. 1 Sistema de Asignacin y Transferencia de Crditos Acadmicos

2 En la tercera unidad, se integran los conocimientos previos para los JFET y MOSFET con relacin a sus propiedades y caractersticas, para el anlisis y diseo de circuitos de polarizacin en fuente comn, drenador comn y compuerta comn. En la cuarta unidad, se integran los conocimientos previos para describir la operacin de los diferentes tipos de dispositivos bipolares y unipolares, en el anlisis y diseo de circuitos amplificadores de pequea seal. En la quinta unidad, se integran los conocimientos previos para disear y construir una fuente de alimentacin de voltaje que opere con diodo zener y transistor BJT. El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades prcticas promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentacin, tales como: identificacin, manejo y control de variables y datos relevantes; planteamiento de hiptesis; trabajo en equipo; asimismo, propicien procesos intelectuales como induccin-deduccin y anlisis-sntesis con la intencin de generar una actividad intelectual compleja; por esta razn varias de las actividades prcticas se han descrito como actividades previas al tratamiento terico de los temas, de manera que no sean una mera corroboracin de lo visto previamente en clase, sino una oportunidad para conceptualizar a partir de lo observado. En las actividades prcticas sugeridas, es conveniente que el profesor busque slo guiar a sus alumnos para que ellos hagan la eleccin de las variables a controlar y registrar. Para que aprendan a planificar, que no planifique el profesor todo por ellos, sino involucrarlos en el proceso de planeacin. La lista de actividades de aprendizaje no es exhaustiva, se sugieren sobre todo las necesarias para hacer ms significativo y efectivo el aprendizaje. Algunas de las actividades sugeridas pueden hacerse como actividad extra clase y comenzar el tratamiento en clase a partir de la discusin de los resultados de las observaciones. Se busca partir de experiencias concretas, cotidianas, para que el estudiante se acostumbre a reconocer los fenmenos fsicos en su alrededor y no slo se hable de ellos en el aula. Es importante ofrecer escenarios distintos, ya sean construidos, artificiales, virtuales o naturales. Es necesario que el profesor ponga atencin y cuidado en estos aspectos en el desarrollo de las actividades de aprendizaje de esta asignatura.

3 3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias especficas: Competencias genricas: Disear, construir y analizar Competencias instrumentales circuitos de aplicacin con diodos, transistores bipolares y unipolares, Capacidad de anlisis y sntesis. fuentes de alimentacin utilizando Capacidad de organizar y planificar. herramientas computacionales Conocimientos generales bsicos y de la carrera. Comunicacin oral y escrita en su propia lengua. Conocimiento de una segunda lengua. Habilidades bsicas de manejo de la computadora. Habilidades de gestin de informacin (habilidad para buscar y analizar informacin proveniente de fuentes diversas). Solucin de problemas. Toma de decisiones. Competencias interpersonales Capacidad crtica y autocrtica. Trabajo en equipo. Habilidades interpersonales. Capacidad de trabajar en equipo interdisciplinario. Capacidad de comunicarse con profesionales de otras reas. Compromiso tico. Competencias sistmicas Capacidad de aplicar los conocimientos en la prctica. Habilidades de investigacin. Capacidad de aprender. Capacidad de adaptarse a nuevas situaciones. Capacidad de generar nuevas ideas

4 (creatividad). Liderazgo. Habilidad para trabajar en forma autnoma. Capacidad para disear y gestionar proyectos. Iniciativa y espritu emprendedor Preocupacin por la calidad. Bsqueda del logro

5 4.- HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de Participantes Evento elaboracin o revisin Representantes de los Institutos Tecnolgicos de: Aguascalientes, Apizaco, Cajeme, Celaya, Chapala, Chihuahua, Ciudad Guzmn, Reunin Nacional de Ciudad Jurez, Cosamaloapan, Diseo e Innovacin Cuautla, Culiacan, Durango, Instituto Tecnolgico Curricular para el Ecatepec, Ensenada, Hermosillo, Superior de Irapuato del Desarrollo y Formacin de Irapuato, La Laguna, Lzaro 24 al 28 de agosto de Competencias Crdenas, Lerdo, Lerma, Los 2009. Profesionales de la Mochis, Matamoros, Mrida, Carrera de Ingeniera en Mexicali, Minatitln, Nuevo Electrnica. Laredo, Orizaba, Piedras Negras, Reynosa, Salina Cruz, Saltillo, Sur De Guanajuato, Tantoyuca, Tijuana, Toluca, Tuxtepec, Veracruz y Xalapa Desarrollo de Programas Academias de Ingeniera Elaboracin del programa en Competencias Electrnica de los Institutos de Estudio propuesto en la Profesionales por los Tecnolgicos de: Reunin Nacional de Institutos Tecnolgicos Len, La Laguna, Minatitln, Diseo Curricular de la del 1 de septiembre al 15 Hermosillo, Chihuahua Carrera de Ingeniera de diciembre. Electrnica. Representantes de los Institutos Tecnolgicos de: Aguascalientes, Apizaco, Cajeme, Celaya, Chapala, Reunin Nacional de Chihuahua, Ciudad Guzmn, Consolidacin del Ciudad Jurez, Cosamaloapan, Reunin Nacional de Diseo e Innovacin Cuautla, Durango, Ecatepec, Consolidacin de los Curricular para la Ensenada, Hermosillo, Irapuato, Programas en Formacin y Desarrollo La Laguna, Lzaro Crdenas, Competencias de Competencias Lerdo, Lerma, Los Mochis, Profesionales de la Profesionales del 25 al Matamoros, Mrida, Mexicali, Carrera de Ingeniera 29 de enero del 2010 en Minatitln, Nuevo Laredo, Electrnica el Instituto Tecnolgico Orizaba, Piedras Negras, de Mexicali. Reynosa, Salina Cruz, Saltillo, Sur De Guanajuato, Tantoyuca, Toluca, Tuxtepec, Veracruz y Xalapa

6 5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO Disear, construir y analizar circuitos de aplicacin con diodos, transistores bipolares y unipolares, fuentes de alimentacin utilizando herramientas computacionales. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS Conocer el principio de operacin de diodos y transistores. Elaborar diagramas utilizando simbologa de componentes discretos del estado slido. Analizar circuitos elctricos. Operar equipo bsico de medicin. Aplicar herramientas de clculo diferencial e integral 7.- TEMARIO Unidad Temas Subtemas Circuitos de aplicacin 1.1. Polarizacin y recta de carga. 1. 1.2. Circuitos serie, paralelo, serie paralelo con diodos en DC. 1.3. Circuitos de: 1.3.1. Rectificacin y filtrado. (media onda y onda completa). 1.3.2. Recortadores. 1.3.3. Sujetadores. 1.3.4. Multiplicadores. 1.4. Diodo Zener. 1.4.1. Circuitos reguladores. 1.5. Otros Diodos, aplicaciones 2.1. Caractersticas, parmetros y punto de 2. Transistor bipolar (BJT) operacin. 2.2. Configuraciones de polarizacin. 2.2.1. Emisor comn. 2.2.1.1. Polarizacin fija. 2.2.1.2. Polarizacin de emisor. 2.2.1.3. Polarizacin por divisor de voltaje. 2.2.1.4. Polarizacin por realimentacin de colector. 2.2.2. Base comn. 2.2.3. Colector comn. 2.3. Conmutacin. 2.4. Estabilidad. 3.1. Configuraciones de polarizacin. 3. Transistor unipolar.

7 (JFET, MOSFET) 3.1.1. Fija. 3.1.2. Autopolarizacin. 3.2. Polarizacin por divisor de voltaje. 3.3. Configuracin en compuerta comn. 3.4. Polarizacin de MOSFET. 3.5. Redes combinadas. 3.6. Curva de polarizacin universal. con 4.1. Introduccin a los Amplificadores en 4. Amplificadores pequea seal. transistores BJTs y 4.2. Amplificador con BJT. FETs. 4.2.1. Modelo re. 4.2.2. Parmetros de redes de 2 puertos. 4.2.3. Modelo Hibrido. 4.2.4. Determinacin de los parmetros del amplificador en pequea seal para las diferentes configuraciones. 4.2.5. Efecto de la resistencia Rs y RL. 4.2.6. Anlisis por computadora. 4.3. Amplificador con JFET. 4.3.1. Modelo del JFET en pequea seal. 4.3.2. Determinacin de los parmetros de un amplificador en pequea seal. para las diferentes configuraciones de polarizacin. 4.3.3. Anlisis de circuitos amplificadores con MOSFET. 5. Proyecto Final 5.1. Diseo de una fuente de alimentacin.

8 8.- SUGERENCIAS DIDCTICAS El profesor debe: Ser conocedor de la disciplina que est bajo su responsabilidad, conocer su origen y desarrollo histrico para considerar este conocimiento al abordar los temas. Desarrollar la capacidad para coordinar y trabajar en equipo; orientar el trabajo del estudiante y potenciar en l la autonoma, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrar flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciar la interaccin entre los estudiantes. Tomar en cuenta el conocimiento de los estudiantes como punto de partida para la construccin de nuevos conocimientos. Propiciar actividades de bsqueda, seleccin y anlisis de informacin en distintas fuentes. Propiciar el uso de las nuevas tecnologas en el desarrollo de los contenidos de la asignatura. Fomentar actividades grupales que propicien la comunicacin, el intercambio argumentado de ideas, la reflexin, la integracin y la colaboracin de y entre los estudiantes. Propiciar, en el estudiante, el desarrollo de actividades intelectuales de induccin-deduccin y anlisis-sntesis, las cuales lo encaminan hacia la investigacin, la aplicacin de conocimientos y la solucin de problemas. Llevar a cabo actividades prcticas que promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentacin, tales como: observacin, identificacin manejo y control de variables y datos relevantes, planteamiento de hiptesis y de trabajo en equipo. Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicacin de los conceptos, modelos y metodologas que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura. Propiciar el uso adecuado de conceptos, y de terminologa cientfico- tecnolgica. Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente; as como con las prcticas de una ingeniera con enfoque sustentable. Observar y analizar fenmenos y problemticas propias del campo ocupacional. Relacionar los contenidos de esta asignatura con las dems del plan de estudios para desarrollar una visin interdisciplinaria en el estudiante

9 9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIN Reportes escritos de las observaciones hechas durante las actividades, as como de las conclusiones obtenidas de dichas observaciones. Informacin obtenida durante las investigaciones solicitadas plasmada en documentos escritos. Exmenes escritos para comprobar el manejo de aspectos tericos. Trabajos para estudio independiente en clase y extra-clase. Reportes tcnicos de prcticas de laboratorio y de campo. Participacin en talleres de discusin. Resultados de la elaboracin de un proyecto de diseo incluyendo el modelado del circuito, el diagrama, los anlisis en simulacin del circuito. 10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Circuitos de Aplicacin con Diodos Competencia especfica a desarrollar Actividades de Aprendizaje Analizar y disear circuitos con Buscar, seleccionar y analizar diodos para su aplicacin en informacin en las distintas fuentes circuitos electrnicos. bibliogrficas propuestas; sobre el comportamiento, la estructura y aplicacin de los circuitos con diodos. En pequeos grupos analizar la informacin y reflexionar sobre el funcionamiento y aplicacin de los circuitos con diodos. Hacer un reporte de investigacin de manera escrita, que contenga circuitos, conceptos, ecuaciones y al final elaborar un mapa conceptual a manera de resumen. Analizar circuitos de aplicacin con diodos como rectificadores, recortadores, sujetadores, multiplicadores. Analizar, disear y construir circuitos de regulacin de voltaje con diodo zener. Utilizar herramientas computacionales para simular el comportamiento de circuitos.

10 Comprobar en el laboratorio de manera emprica que el comportamiento de circuitos con diodos sea de acuerdo al diseo y al resultado de la simulacin. Hacer el reporte escrito de la prctica de manera que incorpore los resultados de la simulacin, diagramas, cuadros, grficos de las seales de entrada y salida y tablas de resultados, y todo lo necesario para evidenciar las actividades realizadas por el equipo de trabajo, incluyendo la conclusin. Unidad 2: Transistor Bipolar (BJT) Competencia especfica a desarrollar Actividades de Aprendizaje Analizar y disear circuitos de Analizar la recta de carga para las polarizacin en las regiones de configuraciones de polarizacin del operacin para su aplicacin en BJT, identificando las condiciones de redes electrnicas. saturacin y corte. Interpretar los factores de estabilidad y como estos afectan la operacin de los BJT. Buscar, seleccionar y analizar informacin en las distintas fuentes bibliogrficas propuestas; sobre el comportamiento, la estructura y aplicacin de los transistores BJT. Hacer un reporte de investigacin de manera escrita, que contenga circuitos, conceptos, y ecuaciones. Analizar, disear y construir circuitos de polarizacin con BJT para las configuraciones. Utilizar herramientas computacionales para simular el comportamiento de circuitos. En equipo de trabajo comprobar en el laboratorio de manera emprica el

11 comportamiento de circuitos con BJT y que este sea de acuerdo al diseo y al resultado de la simulacin. Hacer el reporte escrito de la prctica de manera que incorpore los resultados de la simulacin, diagramas, cuadros, tablas de resultados, y todo lo necesario para evidenciar las actividades realizadas por el equipo de trabajo, deber incluir la conclusin. Unidad 3: Transistor Unipolar. (JFET, MOSFET). Competencia especfica a desarrollar Actividades de Aprendizaje Analizar y disear circuitos de Buscar, seleccionar y analizar polarizacin en la regin activa informacin en las distintas fuentes para su aplicacin en redes bibliogrficas propuestas; sobre el electrnicas. comportamiento, la estructura y aplicacin de los transistores de efecto de campo. Determinar las condiciones de operacin de los FETs en las caractersticas corriente voltaje. Hacer un reporte de investigacin de manera escrita, que contenga circuitos, conceptos, y ecuaciones. Analizar, disear y construir circuitos de polarizacin con JFET, MOSFET para las diversas configuraciones. Utilizar la curva universal de polarizacin de los FETs. Utilizar herramientas computacionales para simular el comportamiento de circuitos. En equipo de trabajo comprobar en el laboratorio de manera emprica el comportamiento de circuitos con FETS y que este sea de acuerdo al diseo y al resultado de la simulacin. Hacer el reporte escrito de la prctica

12 de manera que incorpore los resultados de la simulacin, diagramas, cuadros, tablas de resultados, y todo lo necesario para evidenciar las actividades realizadas por el equipo de trabajo, deber incluir la conclusin. Unidad 4: Amplificadores con Transistores BJTS Y FETS. Competencia especfica a desarrollar Actividades de Aprendizaje Analizar y disear amplificadores Buscar, seleccionar y analizar de pequea seal utilizando los informacin en las distintas fuentes modelos equivalentes del BJT y bibliogrficas propuestas; acerca de JFET. los modelos de AC para los transistores BJT y FET. Hacer un reporte de investigacin de manera escrita, que contenga circuitos, conceptos, y ecuaciones. Analizar, disear y construir circuitos amplificadores con BJT, JFET y MOSFET para las diversas configuraciones. Determinar los efectos de las resistencias Rs y RL en la ganancia. Utilizar herramientas computacionales para simular el comportamiento de circuitos. En equipo de trabajo comprobar en el laboratorio de manera emprica el comportamiento de los circuitos amplificadores con BJTs y FETS y que este sea de acuerdo al diseo y al resultado de la simulacin. Hacer el reporte escrito de la prctica de manera que incorpore los resultados de la simulacin, diagramas, cuadros, tablas de resultados, formas de onda de entrada y salida, as como todo lo necesario para evidenciar las actividades realizadas por el equipo de trabajo,

13 deber incluir la conclusin. Unidad 5: Proyecto Final. Competencia especfica a desarrollar Actividades de Aprendizaje Aplicar los conceptos de Buscar, seleccionar y analizar rectificacin y regulacin con diodo informacin en las distintas fuentes zener para disear y construir una bibliogrficas propuestas acerca de los fuente de alimentacin con BJT. criterios para disear una fuente de voltaje regulada. Aplicar los principios bsicos de operacin de los filtros por capacitor y red RC en circuitos de rectificacin. Disear y construir un circuito regulador de voltaje discreto serie y/o paralelo. Hacer el marco de referencia que contenga circuitos, conceptos, y ecuaciones. Hacer el reporte escrito del diseo y anlisis de la fuente regulada de voltaje de manera que incorpore los resultados de la simulacin, diagramas, cuadros, tablas de resultados, formas de onda de entrada y salida, as como todo lo necesario para evidenciar las actividades realizadas por el equipo de trabajo, deber incluir la conclusin.

14 11.- FUENTES DE INFORMACIN 1. Boylestad Robert L., Nashelsky Louis, Electrnica Teora de Circuitos y Dispositivos Electrnicos, Dcima edicin, Editorial Prentice Hall. Mxico, 2009. 2. Malvino Albert Paul, Principios de Electrnica Ed. Mc Graw Hill. 3. Millman Jacob, Halkias Cristos C., Electrnica integrada circuitos y sistemas analgicos y digitales, Editorial Hispano Europea, S. A. 9 Edicin. 4. Grob. Circuitos electrnicos y sus aplicaciones. Ed. Mc Graw Hill 5. Floyd, Dispositivos Electrnicos, Editorial Prentice Hall. 6. Savant, Roden, Carpenter. Diseo Electrnico, Circuitos y Sistemas. Prentice Hall. 7. Sedra, S. Adel. Microelectrnica. Mc. Graw Hill. Ed. 2008.Autor, Ttulo libro, Ed, ao 12.- PRCTICAS PROPUESTAS Utilizar un simulador por computadora para visualizar la respuesta esperada. Comprobar los principios de operacin y el comportamiento de los circuitos de aplicacin con diodos. Comprobar los principios de operacin y el comportamiento de los transistores en circuitos de polarizacin. Comprobar los principios de operacin y el comportamiento de los circuitos amplificadores con transistor BJT y FET. .

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