El Ocio Fernand Léger

FÍSICA PARA ENGENHARIA ELÉTRICA APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA A nova interdependência eletrônica recria o mundo em uma imagem de aldeia global Marshall McLuhan Filósofo e educador canadense José Fernando Fragalli Departamento de Física Udesc/Joinville

FÍSICA PARA ENGENHARIA ELÉTRICA INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA Turma A Engenharia Elétrica 4 a Fase 72 horas (2 vezes por semana - 18 semanas) Pré-requisito: EDI0001 (Equações Diferenciais)

1. Apresentação do Professor 2. Apresentação dos Alunos 3. Ementa e Programa da Disciplina 4. Desenvolvimento do Programa 5. Bibliografia 6. Critério de Avaliação 7. Objetivos da Disciplina 8. FEE0001 e o Curso de Engenharia Elétrica

Quem sou? APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA 1. APRESENTAÇÃO DO PROFESSOR Prof. José Fernando Fragalli Como encontrar-me? 1) Pessoalmente: Sala 09 2 o Andar do Prédio das Licenciaturas. 2) Por telefone: 4009-7858 ou 4009-7944 (recados). 3) Ainda por telefone: 9614-9286 (urgências). 4) Eletronicamente: jose.fragalli@udesc.br.

Onde estudei? APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA 1. APRESENTAÇÃO DO PROFESSOR 1) Sou Bacharel em Física (1981 a 1985) pelo Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da Universidade de São Paulo (USP). 2) Sou Engenheiro de Materiais (1977 a 1988) pelo Departamento de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). 3) Sou Mestre em Física Básica (1986 a 1989) também pelo IFSC-USP. 4) Sou Doutor em Física Básica (1989 a 1994) também pelo IFSC-USP.

1. APRESENTAÇÃO DO PROFESSOR Como vim lecionar no CCT-UDESC? 1) Prestei concurso público em Julho de 1994, fui aprovado e desde Agosto de 1994 sou professor lotado no DFIS-CCT-UDESC. 2) Fui Coordenador do Curso de Licenciatura Plena em Física do CCT-UDESC (Agosto de 1995 a Maio de 1997). 3) Fui Chefe do Departamento de Física do CCT-UDESC (Julho de 2010 a Julho de 2012).

1. APRESENTAÇÃO DO PROFESSOR Que atividades de Extensão Universitária desenvolvo? 1) Coordeno o Projeto de Extensão Astronomia como Base da Educação para a Ciência 2016 Programa Mundo Físico. - Observações com telescópio às sextas-feiras na rotatória das Universidades. - Palestras sobre Astronomia em escolas de Ensino Médio. - Palestras sobre Astronomia para público em geral.

1. APRESENTAÇÃO DO PROFESSOR Que atividades de Extensão Universitária desenvolvo? 2) Coordeno o Projeto de Extensão Colóquios de Física 2016 Programa Mundo Físico. - Palestras sobre Ciência & Tecnologia. - Palestras sobre Engenharia. - Palestras sobre curiosidades científicas de outras áreas de conhecimento: Filosofia, Artes.

1. APRESENTAÇÃO DO PROFESSOR Que atividades de Pesquisa desenvolvo? 1) Coordeno o Grupo de Óptica do DFIS-CCT-UDESC. 2) Coordeno o Projeto de Pesquisa Produção e Caracterização de Filmes Finos de a-c:h e a-si:h. - Trabalho com propriedades mecânicas (hidrofobicidade) de filmes finos. - Trabalho com propriedades estruturais de filmes finos. - Trabalho com propriedades ópticas de filmes finos semicondutores.

2. APRESENTAÇÃO DOS ALUNOS Quem são vocês? 1) Alan, Alini,... Vitor, Yan O que fazem profissionalmente? 1) Trabalham nas empresas da região? 2) Pretendem fazer pesquisa? 3) Já fazem Iniciação Científica? 4) Conhecem os grupos de pesquisa do DEE e do CCT? SEJAM MUITO BEM VINDOS!!!!!

Ementa APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA 3. EMENTA E PROGRAMA DA DISCIPLINA http://www.joinville.udesc.br/portalc/ensino/graduacao/en g_eletrica/disciplina.php?d=fee0001&c=eng_eletrica Introdução à Mecânica Quântica e Relativística. Introdução à Física Nuclear. Introdução à Física dos Semicondutores. Junção pn.

Programa APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA 3. EMENTA E PROGRAMA DA DISCIPLINA http://www.joinville.udesc.br/portalc/ensino/graduacao/en g_eletrica/disciplina.php?d=fee0001&c=eng_eletrica 1. Introdução. 2. Eletrônica e Mecânica Quântica. 3. Origens da Mecânica Quântica. 4. Conceitos de Mecânica Quântica. 5. Modelos Atômicos.

3. EMENTA E PROGRAMA DA DISCIPLINA Programa (continuação) http://www.joinville.udesc.br/portalc/ensino/graduacao/en g_eletrica/disciplina.php?d=fee0001&c=eng_eletrica 6. Átomos de Muitos Elétrons e Moléculas. 7. Introdução à Física do Estado Sólido. 8. Semicondutores. 9. Dispositivos Semicondutores.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino aula introdutória 1. Introdução Aula 1 Apresentação da disciplina. Objetivos da disciplina. FEE0001 no contexto do Curso de Engenharia Elétrica.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino um pouco da evolução da eletrônica 2. Eletrônica e Mecânica Quântica Aula 2 O nascimento da Eletrônica. Relação entre Eletrônica e Física do Estado Sólido. Relação entre Eletrônica e Mecânica Quântica.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino Relatividade e Física Moderna 3. Origens da Mecânica Quântica Aula 3 Relatividade Restrita e Relatividade Geral.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino Relatividade e Física Moderna 3. Origens da Mecânica Quântica Aula 4 e Aula 5 Radiação de Corpo Negro.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino Relatividade e Física Moderna 3. Origens da Mecânica Quântica Aula 6 e Aula 7 Propriedades Corpusculares da Radiação.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino Relatividade e Física Moderna 3. Origens da Mecânica Quântica Aula 8 e Aula 9 Propriedades Ondulatórias da Matéria.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino Mecânica Quântica 4. Conceitos de Mecânica Quântica Aula 10 e Aula 11 Os Postulados da Mecânica Quântica. A Equação de Schroedinger independente do Tempo. A Equação de Schroedinger em uma Dimensão.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino aula de exercícios *. Aula de Exercícios para Prova 1 Aula 11

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino avaliação *. Prova 1 Aula 12

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino Avaliação *. Discussão dos resultados da Prova 1

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino a evolução do conceito de átomo 5. Modelos Atômicos Aula 13 O Modelo de Thomson. O Modelo de Rutherford.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino a evolução do conceito de átomo 5. Modelos Atômicos Aula 14 e Aula 15 O Modelo de Bohr. O Átomo de Hidrogênio.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino como se ligam os átomos 6. Átomos de Muitos Elétrons e Moléculas Aula 16 O Princípio da Exclusão de Pauli. Formação de Moléculas e Sólidos. Ligação Iônica. Ligação Covalente. Ligação Metálica.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino características dos sólidos 7. Introdução à Física do Estado Sólido Aula 17 A Estatística de Fermi-Dirac. Bandas de Energia.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino características dos sólidos 19 7. Introdução à Física do Estado Sólido Aula 18 e Aula Sólidos Condutores, Isolantes e Semicondutores.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino características dos semicondutores 8. Semicondutores Aula 20 e Aula 21 Processos de Fabricação de Semicondutores.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino características dos semicondutores 8. Semicondutores Aula 22 Elétrons e Buracos em Semicondutores.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino aula de exercícios 8. Semicondutores Aula 22 e Aula 23 Semicondutores Intrínsecos e Extrínsecos.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino Avaliação *. Discussão dos resultados da Prova 1

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino características dos semicondutores 8. Semicondutores Aula 25 e Aula 26 Nível de Fermi em Semicondutores.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino características dos semicondutores 8. Semicondutores Aula 27 Efeitos da Temperatura sobre a Condutividade de um Semicondutor.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino características dos semicondutores 8. Semicondutores Aula 28 Efeitos de Campo Magnético e da Luz sobre a Condutividade de um Semicondutor.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino características dos semicondutores 8. Semicondutores Aula 29, Aula 30 e Aula 31 Transporte de Cargas em Semicondutores.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino o que se faz com os semicondutores 9. Dispositivos Semicondutores Aula 32 e Aula 33 Processos de Fabricação da Junção pn. A Junção pn.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino o que se faz com os semicondutores 9. Dispositivos Semicondutores Aula 34 e Aula 35 Diodos e Transistores.

4. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA Plano de Ensino Avaliação *. Discussão dos resultados da Prova 3.

Bibliografia Básica 5. BIBLIOGRAFIA 1) EISBERG, R. e RESNICK, R.; Física Quântica; Editora Campus; Rio de Janeiro; 1986. 2) ALONSO, M. e FINN, E.; Física; Addison Wesley Editora; São Paulo; 1999. 3) KITTEL, C.; Introduction to Solid State Physics; John Wiley & Sons; New York; 1986. 4) HALKIAS, C. e MILMANN, J.; Eletrônica Integrada, Volumes I e II; Editora McGraw-Hill; São Paulo; 1995.

Bibliografia Complementar 5. BIBLIOGRAFIA 1) BEISER, A.; Conceitos de Física Moderna; Editora Polígono; São Paulo; 1969. 2) TIPLER, P. A. e LLEWELLYN, R. A.; Física Moderna; Livros Técnicos e Científicos Editora; Rio de Janeiro; 1999. 3) ASHCORFT, N. W. and MERMIN, N. D.; Solid State Physics; Saunders College; Philadelphia; 1976. 4) HUNTER, L. P.; Handbook of Semiconductor Electronics; McGraw-Hill Editors; New York; 1970.

Bibliografia Complementar 5. BIBLIOGRAFIA 5) DALVEN, R.; Introduction to Applied Solid State Physics; Plenum Press; New York; 1990. 6) SZE, S. M.; Physics of Semiconductor Devices; Wiley Interscience; New York; 2007. 7) REZENDE, S. M.; A Física de materiais e Dispositivos Eletrônicos; Editora da Universidade Federal de Pernambuco; Recife; 1996.

6. CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO Avaliação e cálculo da média final 3 (três) provas Aula 12, Aula 24 e Aula 36. 5 (cinco) trabalhos. MF = 0,25 P1 + 0,25 P2 + 0,25 P3 + 0,05 TRA1 + + 0,05 TRA2 + 0,05 TRA3 + 0,05 TRA4 + 0,05 TRA5 P 1, P 2 e P 3 notas de cada prova realizada. TRA1, TRA2, TRA3, TRA4 e TRA5 notas de cada trabalho.

6. CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO Datas das provas P 1 : 04/04/2016 segunda feira Aula 12 P 2 : 16/05/2015 segunda feira Aula 24 P 3 : 27/06/2016 segunda feira Aula 36 Exame: 06/07/2016* quarta feira

Trabalhos: ideias gerais 6. CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO Serão propostos cinco trabalhos com problemas extraídos das listas de exercícios. Estes trabalhos deverão ser feitos fora da sala de aula em grupo de no máximo três alunos.

6. CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO Trabalhos datas importantes Cronogramas dos trabalhos: Data de Divulgação TRA1 07/03/2016 Aula 5 TRA2 06/04/2016 Aula 13 TRA3 25/04/2016 Aula 18 Data de Entrega 06/04/2016 Aula 13 25/04/2016 Aula 18 11/05/2016 Aula 23

6. CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO Trabalhos datas importantes Cronograma dos Trabalhos: Data de Divulgação TRA4 11/05/2016 Aula 23 TRA5 01/06/2016 Aula 29 Data de Entrega 01/06/2016 Aula 29 22/06/2016 Aula 35

Objetivo geral APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA 7. OBJETIVOS DA DISCIPLINA Desenvolver no estudante noções gerais da Física Moderna e sua importância no desenvolvimento tecnológico, particularmente no desenvolvimento da Eletrônica.

Objetivos específicos 7. OBJETIVOS DA DISCIPLINA de: Ao longo das aulas os estudantes deverão ser capazes a) Apreender noções gerais da Física Moderna, particularmente da Teoria da Relatividade e da Mecânica Quântica. b) Apreender conceitos gerais da Física Atômica e Molecular e da Física do Estado Sólido, com base nos modelos oriundos da Mecânica Quântica.

Objetivos específicos 7. OBJETIVOS DA DISCIPLINA de: Ao longo das aulas os estudantes deverão ser capazes c) Compreender os processos mais importantes de obtenção de materiais semicondutores. d) Compreender o comportamento de semicondutores a partir dos princípios gerais da Física do Estado Sólido. e) Compreender o princípio de funcionamento de dispositivos semicondutores, particularmente diodos e transistores.

8. FEE0001 E O CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA FEE0001 e as relações com a Física Quântica O funcionamento de um dispositivo semicondutor é baseado no comportamento dos átomos envolvidos na formação do material sólido correspondente. Quando falamos de átomo precisamos ter clareza do que realmente significa este conceito. A Mecânica Quântica fornece a ferramenta adequada para que possamos compreender o que seja o átomo. Logo, o funcionamento de um dispositivo eletrônico só pode ter a sua exata compreensão a partir dos fundamentos da Física Quântica.

8. FEE0001 E O CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA FEE0001 e as relações com a tecnologia A Eletrônica está diretamente vinculada à Tecnologia. Por sua vez, a Eletrônica está diretamente ligada à evolução que os materiais tiveram ao longo dos anos, principalmente na segunda metade do Século XX. A área dos materiais teve grande crescimento quando do desenvolvimento de seus processos de obtenção. Assim, sempre que possível, daremos atenção para os processos de obtenção tanto dos materiais semicondutores, quanto da chamada Junção PN.

Mont Sainte-Victoire Paul Cézzane