Temas del Parcial 1 de EES

Temas para preparar en el Parcial 1.

PARCIAL 1 EES:

TEMA: FUNDAMENTOS DE LA CRISTALOGRAFÍA.
•    Describir la estructura cristalina del sólido en materiales semiconductores.
•    Definir los tipos de sólidos y de celdas cristalinas.
•    Definir planos cristalinos, índices de Miller, la estructura de diamante y de Zincblende.
•    Explicar los tipos de enlaces atómicos.
•    Describir los defectos en los cristales.

TEMA: FUNDAMENTOS DE LA MECÁNICA CUÁNTICA.
•    Describir los conceptos básicos de la Mecánica Cuántica.
o    El cuanto de energía.
o    La dualidad onda partícula.
o    El principio de incertidumbre de Heisenberg.
•    Definir los principios de la Mecánica ondulatoria.
•    Definir y deducir la ecuación de Schrödinger.
•    Describir y deducir la solución de la ecuación de Schrödinger para el electrón en el espacio libre.
•    Describir y deducir la solución de la ecuación de Schrödinger para el electrón en el pozo de potencial unidimensional.

TEMA: EL MODELO DE BANDAS DE ENERGÍA.
•    Describir el modelo de bandas de energía en los sólidos.
•    Describir el modelo de bandas de energía de Kronig-Penney.
•    Explicar el modelo de Banda de  Energía en el espacio ”k” en el vacío.
•    Comparar el modelo de enlace con el modelo del espacio “k”.
•    Explicar el concepto de masa efectiva positiva y negativa.
•    Explicar el concepto de hueco en el modelo de enlace y en el espacio “k”.
•    Explicar las características físicas en el modelo de 2 bandas de energía de metales, aislantes y semiconductores.
•    Explicar el modelo de enlace de bandas de energía tridimensional en el espacio “k”.

TEMA: CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE MATERIALES INTRÍNSECOS Y DOPADOS.
•    Deducir el modelo matemático de la densidad de estados de energía en los semiconductores.
•    Explicar el significado físico de la función de distribución de Fermi Dirac.
•    Comparar un material intrínseco con los de tipo p y n.
•    Explicar el comportamiento del material intrínseco con la temperatura.
•    Definir el concepto de dadores y aceptores.
•    Explicar y comparar para los materiales: intrínseco, tipo p y tipo n: las bandas de energía, densidad de estados, distribución de Fermi y la concentración de portadores.
•    Explicar la dependencia que presenta el nivel de Fermi con la temperatura.
•    Explicar el comportamiento de la movilidad respecto a la concentración de impurezas.
•    Explicar los fenómenos físicos de resistividad y del efecto Hall.
•    Describir los procesos básicos de recombinación banda-banda y banda-trampa en los semiconductores.
•    Describir las propiedades ópticas y térmicas de diferentes semiconductores, así como ante campos de alta intensidad

TEMA: LAS ECUACIONES BÁSICAS DE OPERACIÓN DE LOS SEMICONDUCTORES.
•    Describir las ecuaciones de Maxwell.
•    Describir las ecuaciones de densidad de corriente.
•    Describir las ecuaciones de continuidad.

TEMA: LOS DISPOSITIVOS BIPOLARES: LA UNIÓN PN.
•    Describir para el modelo plano y tridimensional el funcionamiento físico de la unión PN.
•    Describir el funcionamiento de la unión PN abrupta, asimétrica abrupta y gradual.
•    Describir la ecuación de Shockley.
•    Describir para la unión PN en polarización directa e inversa, las gráficas de energía, potencia y flujo de portadores minoritarios.
•    Describir en la unión PN en polarización directa e inversa, la distribución de portadores y densidades de corriente.
•    Partiendo de la ecuación de Shockley describir la curva característica  corriente tensión de la unión PN.
•    Describir gráficamente la concentración de portadores y el potencial, bajo la condición de alta inyección.
•    Describir el modelo matemático y graficar respecto a la frecuencia, el fenómeno de capacitancia de difusión de la unión.
•    Describir el fenómeno de ruptura de la unión PN debido a la inestabilidad térmica y al efecto túnel.
•    Analizar el fenómeno de ruptura de la unión PN debido a la multiplicación por avalancha.
•    Explicar el comportamiento de la unión en respuesta transitoria y bajo condiciones de ruido.
•    Explicar el fenómeno de variación de la capacidad de la unión PN.
•    Analizar el funcionamiento físico del diodo PIN.
•    Analizar el modelo básico de la Heterounión.

TEMA: FUNDAMENTOS DEL TRANSISTOR BIPOLAR.
•    Describir el funcionamiento básico del BJT pnp y npn así como de sus configuraciones.
•    Dibujar y explicar el transistor BJT pnp respecto a su perfil de dopado y modelo de bandas de energía.
•    Describir los flujos de corriente del BJT npn bajo polarización normal de amplificación.
•    Describir el perfil de dopado tipo gradiente en la región de la base.
•    Describir la base ganancia de corriente en emisor común respecto a la corriente de colector.
•    Describir el estrechamiento de la banda prohibida respecto a la densidad de dopantes.
•    Explicar la distribución de dopado  de un transistor npn de capas epitaxiales, así como la distribución de la densidad de huecos de un transistor pnp para varias tensiones aplicadas.
•    Analizar y comparar las curvas características en emisor común y base común del BJT.
•    Describir el modelo de Ebers-Moll.

TEMA: EL TRANSISTOR BIPOLAR DE MICROONDAS.
•    Describir el funcionamiento básico del transistor de microondas.
o    La frecuencia de corte.
o    Parámetros S y descripción con red de dos puertos.
o    Los circuitos equivalentes.
o    La respuesta de la ganancia respecto a la frecuencia.
•    Describir el comportamiento del transistor de potencia respecto a la temperatura.
o    La distribución de la densidad de corriente.
o    La distribución de la temperatura
o    La resistencia de estabilización de emisor.
•    Describir la curva característica de ruptura del transistor de potencia.
•    Analizar las regiones de operación del transistor como conmutador.
o    Regiones y curvas características.
o    Circuitos equivalentes.
o    El régimen transitorio de conmutación.
•    Describir las diferentes tecnologías de ICs bipolares.
•    Describir los principios básicos del transistor bipolar de heterounión.

TEMA: EL CONTACTO METAL SEMICONDUCTOR Y EL MESFET.
•    Describir el contacto metal-semiconductor en ausencia de estados superficiales.
•    Describir el contacto metal-semiconductor ante la presencia de estados superficiales.
•    Describir y graficar los diagramas de bandas de energía del contacto metal-semiconductor con polarización.
•    Analizar y describir físicamente el diagrama del efecto Schottky.
•    Analizar el fenómeno físico de la carga imagen.
•    Analizar  las características de la disminución de la barrera Schottky.
•    Describir los procesos de transporte de corrientes a través de la barrera Schottky.
•    Clasificar los diferentes tipos de FETs.
•    Explicar el funcionamiento básico del JFET o MESFET.
•    Explicar y graficar la curva característica del JFET o MESFET.
•    Explicar y graficar el modelo del canal largo del JFET o MESFET.
•    Graficar y explicar el JFET o MESFET normalmente ON y OFF.
•    Graficar y explicar las curvas características del JFET o MESFET normalmente ON y OFF.
•    Graficar y explicar el comportamiento de la velocidad de arrastre en función del campo eléctrico en diversos semiconductores.
•    Graficar y explicar para el JFET o MESFET el modelo de 2 regiones.
•    En el MESFET graficar y explicar con diferentes polarizaciones la respuesta del campo eléctrico y la curva característica corriente-tensión.
•    Explicar y graficar para el MESFET comportamiento del campo eléctrico, velocidad de arrastre y concentraciones de electrones en un corte transversal del canal del MESFET.
•    Graficar y explicar  la respuesta de la velocidad de arrastre y del campo eléctrico en un MESFET de compuerta corta.
•    Graficar y explicar las curvas características corriente-tensión del MESFET para diversos semiconductores.
•    Graficar y explicar el circuito equivalente del MESFET de pequeña señal.
•    Graficar y explicar la frecuencia teórica de corte en función de la longitud de compuerta del MESFET.
•    Graficar y explicar La potencia de salida del MESFET en función de la frecuencia.
•    Graficar y explicar el circuito equivalente de ruido del MESFET.


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