Da Electrónica às Nanotecnologias

Transcrição

1 e&objectco=42884 Electrónica I (EI) LEEC (obrigatória, tronco comum) 2º. 2º. Ano, Ano, 1º. 1º. Semestre 2005/06 Corpo docente: J. Paulo Teixeira (jct@inesc.pt) António Baptista (baptista@ist.utl.pt ) Da Electrónica às Nanotecnologias From

2 Lei Moore Durante os últimos 40 anos: 25% redução / ano do custo por função 15% (média) crescimento / ano do mercado semicondutores Possível vido a: Decrescimento exponencial da mínima dimensão padronizável na fabricação CIs, o que levou a duplicar o número transistores cada 1.5 anos Complexida 300 mm wafers,.13 um technology, 40 M transistor up, 2 GHz - 50 W chips, Few hundred pins Antes: entenr como Circ. Electrónicos funcionam, e pom ser ser usados para para construir funções EI EI

3 Objectivo da Disciplina Apropriação do conceito molo e da metodologia molação como ferramenta análise e projecto dispositivos, circuitos e sistemas electrónicos. Apropriação técnicas análise circuitos electrónicos reais, analógicos e digitais, recorrendo a dispositivos semicondutores discretos e integrados, em regime estático e dinâmico e que realizam funções básicas. Avaliação crítica experimentação laboratorial, simulação em computador e molação analítica. Visão + v I C R L v o = v I i D AC (Análise Circuitos) Circuito: métodos análise (ex: KVL) + V DD EI EI (Electrónica I) I) Re-utilização v y v C v A v B Circuito real: Molos Métodos análise

4 Atitu Inscrição na disciplina: compromisso mútuo Corpo docente: ensino eficaz Aluno(a): aprendizagem eficaz (ESFORÇO) Equipa: o corpo docente são os enablers para o sucesso escolar: aprenr Electrónica obter aprovação na disciplina obter BOA classificação Ensino presencial ajuda! Mais valia (qualificação) é para para o aluno(a) Para os os repetentes: esta é a última vez vezque me me inscrevo a Electrónica I I Molo Pedagógico Ensino Presencial: 3 h (T) + 2 h (Labs) Simulação em em computador SS Teoria Resolução analítica problemas PP Experimentação em em bancada MM Aulas Teóricas Aulas Laboratório

5 Molo Pedagógico (II) Aulas Laboratório T1 Díodos Junção T2 Transistores T3 Circuitos Combinatórios T4 Fontes Corrente T5 Par Diferencial R1 R1 R2 R2 1º. 1º. teste R3 R3 R4 R4 R5 R5 Guias Laboratório contém P, P, S e M Os Os alunos são são informados da da matéria e P, P, S ou ou M a consirar na(s) aula(s) seguinte(s). Trabalho prévio em em P e S po (e (e ve ser ser realizado antes da(s) aula(s) Programa 1. Molação Dispositivos Electrónicos 2. Díodo Junção 3. Transistor como Dispositivo Electrónico Activo Básico (TJB, MOS) 4. Circuitos Digitais Básicos Combinatórios 5. Circuitos Básicos Amplificação Linear

6 Programa (I) 1. Molação Dispositivos Electrónicos 1.1 Conceitos Básicos Molação Componentes electrónicos reais. Conceito molo, seu domínio valida e precisão. Aproximações na análise circuitos e sua valida. Molos analíticos e circuito. Equação exponencial do díodo como caso estudo. 1.2 Introdução à Física dos Semicondutores Semicondutores tipo N e tipo P. Condução por difusão e riva. Condução bipolar e unipolar. Junção PN. Região carga espacial e regiões neutras. Armazenamento carga. Efeitos capacitivos. Simulação componentes electrónicos reais. Fronteiras funcionamento seguro -limitações corrente, tensão e potência Programa (II) 2. Díodo Junção Molos regionais para sinais fortes variação lenta no tempo. Molos Lineares por Troços. Metodologia análise baseada em hipótese, análise e validação. Circuitos Aplicação. Circuitos rectificadores, limitadores e clampers.

7 Programa (III) 3. Transistor como Dispositivo Electrónico Activo Básico 3.1 Conceitos Básicos do Efeito Transistor Conceito dispositivo activo. Funções electrónicas que um transistor ve realizar. Inpendência e influência da tecnologia realização do transistor. 3.2 Transistores Bipolares e por Efeito Campo Princípios Funcionamento Transistores Junção Bipolar (TJB) e por Efeito Campo (FET). Curvas características. Molos 1ª. Orm dos dispositivos. Similaridas e diferenças no comportamento TJBs e FETs. Molos SPICE. Princípios fabricação e implantação transistores integrados. Variação nos processos fabricação e parâmetros eléctricos Programa (IV) 3. Transistor como Dispositivo Electrónico Activo Básico (cont.) 3.3 O Transistor como Amplificador e como Interruptor Polarização estabilizada. Circuito básico amplificação. Molos incrementais para sinais fracos (físicos e di-portos). Dependência com o PFR (Ponto Funcionamento em Repouso). Análise gráfica. Recta carga estática e dinâmica. Conversão potência estática em dinâmica. Interruptores electrónicos. Característica transferência. Conceito carga activa. Linhas carga. Valores lógicos e margens ruído.

8 Programa (V) 4. Circuitos Digitais Básicos Combinatórios Tecnologias e famílias lógicas NMOS e CMOS. Realização portas lógicas MOS. Característica transferência. Margens ruído. Transistores MOS como elementos bi-direccionais transmissão. Diferenças na realização portas lógicas em tecnologia bipolar. Implementação funções Booleanas em portas elementares e complexas. Análise da resposta no tempo. Tempos subida, scida e propagação uma porta lógica e sua pendência com a temperatura, tensão alimentação e carga (fanout). Lógica estática e dinâmica em tecnologia MOS. Lógica Dominó. Programa (VI) 5. Circuitos Básicos Amplificação Linear Amplificadores discretos e integrados. Topologias básicas (EC, BC, CC para TJBs e seu equivalente para FETs). Impedâncias, ganhos e sua pendência com o PFR e a topologia. Molo circuito. Fontes corrente. Amplificadores com carga activa. Montagem casco. Par diferencial. Análise da resposta em frequência amplificadores lineares, com aproximação pólo dominante. Efeito Miller. Figura mérito (ganho largura banda).

9 Bibliografia [1] A. S. Sedra and K. C. Smith, "Microelectronic Circuits" (4th edition), Oxford University Press, [2] M.M. Silva, "Introdução aos Circuitos Eléctricos e Electrónicos" (2ª edição), Fundação C. Gulbenkian, [3] M. M. Silva, "Circuitos com Transistores Bipolares e MOS", Fundação C. Gulbenkian, [4] I.C. Teixeira, J.P. Teixeira, Conceitos Básicos Electrónica", IST, [5] I.C. Teixeira, J.P. Teixeira, "Electrónica Básica - Transparências para Retro- Projector", IST, 2005/06. [6] A.T. Freitas, J. Fernans, I.C. Teixeira, J.P. Teixeira, "Colectânea Problemas Electrónica Básica", IST, 2003/04. [6] A. Baptista, A.T. Freitas, J. Fernans, I.C. Teixeira, J.P. Teixeira, Guias Trabalho Laboratório, IST, 2005/06. [7] Informação PSPICE [8] Ligações úteis (incluindo a versão estudante OrCAD (Cance) PSPICE 9.2.3, ). Avaliação 1. Avaliação contínua e Avaliação Complementar 2. Avaliação Complementar: 2 testes e/ou exame final* 3. Avaliação contínua: 5 Trabalhos Lab. 4. Frequência do Laboratório da disciplina: obrigatória, mínimo 11 aulas 5. Classificação: Aval. Contínua: 30% Testes: 70% (min. na média dos testes: 8.0) ou Exame Final: 70% (min.: 8.0) 6. Melhoria: só exame final *Quem *Quem obtiver obtiver aprovação aprovação com com os os testes, testes, po po fazer fazer melhoria melhoria nota nota na na 2ª 2ª data data exame. exame. Quem Quem iniciar iniciar (com (com entrega entrega do do 1º. 1º. Teste) Teste) o o processo processo avaliação avaliação complementar complementar por por testes testes e e não não ficar ficar aprovado aprovado nos nos testes testes po po ir ir à à 2ªdata 2ªdata exame. exame.

10 Informações Úteis Início das Aulas Aulas Teóricas 12 Set Aulas Laboratório 19 Set Inscrições no Laboratório A inscrição é obrigatória para os alunos inscritos na disciplina. Inscrições: dia 14 Set (4ª feira) das 16h às 17h no Laboratório LPT. Datas dos Testes / Exames 1º teste 7 Nov º teste/ 1º. Exame 7 Jan º. Exame 30 Jan. 2006