Exponer los principios fundamentales de funcionamiento, conceptos y técnicas para caracterizar, modelizar y aplicar los componentes electrónicos y fotónicos.

    El contenido de la asignatura se divide en dos partes. En la primera se estudiarán los tres componentes básicos en electrónica como son el diodo, el transistor bipolar y el transistor de efecto de campo. Además se incluirá también el estudio de otros componentes ya más complejos. En la segunda parte se estudiarán los componentes fotónicos. Esta parte tiene más peso, ya que es en esta asignatura donde el alumno ve por primera vez dentro del plan de estudios los diferentes componentes fotónicos utilizados hoy en día. Esta parte se restringe únicamente a los componentes de estado sólido.

    Para la parte de componentes electrónicos el alumno debe tener conocimientos básicos del funcionamiento físico de los semiconductores.

    Para la parte de componentes fotónicos el alumno debe tener conocimientos básicos en estado sólido y microelectrónica (propiedades electrónicas de los semiconductores), conocimientos de la propagación de la luz en el medio y conocer las propiedades ópticas de los semiconductores. Aún así estos temas se tratarán en la asignatura a modo de repaso.

    Las prácticas pretenden mostrar la utilización real de los componentes fotónicos en 5 sesiones de 3 horas de duración. Las prácticas de laboratorio permitirán conocer el funcionamiento y caracterizar los diferentes componentes fotónicos. El alumno dispondrá de un guión de prácticas de forma que pueda realizar la misma aun no habiendo visto la materia en teoría.

        Se realizará un examen final en la fecha fijada en el calendario oficial de exámenes. Dicho examen constará de cuestiones teóricas y problemas, puntuándose todo el examen con una nota entre 0 y 10.

    La evaluación de la parte práctica se realizará mediante un examen de cuestiones el mismo día que el examen de la parte teoría-problemas.

            En la nota total de la asignatura la nota de teoría tiene un peso del 75% y la de laboratorio de un 25%, siendo imprescindible aprobar ambas partes para aprobar la asignatura. Si se aprueba la parte de laboratorio, el alumno puede elegir guardar dicha nota durante un curso. La asistencia ala laboratorio no es obligatoria.

            Este curso se ha elaborado una guía docente que detalle toda la asignatura así como el proceso de evaluación contínua.

  Temario TEORÍA:

A. Componentes electrónicos

1. El diodo

   1. Introducción

   2. Caracterización del diodo

   3. Curvas características

   4. Tipos de diodos

   5. Análisis del funcionamiento en régimen continuo

   6. Análisis del funcionamiento en régimen dinámico

   7. Circuitos no lineales

   Boletín de problemas A.1.

   Transparencias A.1.

    

2. El transistor bipolar

   1. Introducción

   2. Caracterización de los transistores bipolares

   3. Curvas características

   4. Tipos de transistores

   5. Análisis del funcionamiento en régimen estático

   6. Análisis del funcionamiento en régimen dinámico

   Boletín de problemas A.2.

   Transparencias A.2.

    

3. El transistor unipolar

   1. Introducción

   2. Caracterización de los transistores unipolares

   3. Curvas características

   4. Tipos de transistores unipolares

   5. Análisis del funcionamiento en régimen estático

   6. Análisis del funcionamiento en régimen dinámico

   Boletín de problemas A.3.

   Transparencias A.3.

    

4. Otros componentes electrónicos

   1. Introducción

   2. Caracterización del tiristor

   3. Caracterización del IGBT

   4. Componentes adicionales

   Transparencias A.4.

    

3. Propagación de la luz en guías de onda

   1. Introducción

   2. Propiedades físicas de las guías de onda

   3. Guías de onda planas: estudio desde la óptica geométrica

   4. Fibras ópticas: análisis basado en óptica geométrica

   5. Limitaciones de la polarización en guías de onda

   6. Modos guiados en guías de onda planas: aplicación de la teoría ondulatoria

   7. Modos guiados en fibras ópticas: aplicación de la teoría ondulatoria

   8. Propagación de paquetes de onda: dispersión y velocidad de grupo

   9. Dispositivos para el acopladores de luz: acopladores guía a guía

   10. Acopladores rayo-guía de onda

Boletín de problemas B.3.

Transparencias B.3.

4. Detección de luz e imágenes

   1. Introducción

   2. Breve repaso de la estructura de bandas en un semiconductor

   3. Propiedades ópticas de los semiconductores

   4. Absorción óptica en un semiconductor

   5. Corriente fotónica en un diodo p-i-n

   6. El fotoconductor o fotoresistencia

   7. El fotodetector de avalancha

   8. El fototransistor

   9. Detectores de metal-semiconductor

   10. El amplificador del detector

   11. El dispositivo acoplado por carga (CCD)

   12. Detectores avanzados

Boletínes de problemas B.4., B.5. y B.6.

Transparencias B.4.

5. El diodo de emisión de luz (LED)

   1. Introducción

   2. Materiales para el LED

   3. Funcionamiento del LED

   4. Eficiencia cuántica externa

   5. Estructuras avanzadas de LEDs

   6. Características de los LEDs

   7. Aplicaciones de LEDs

   8. Resumen

Transparencias B.5.

6. El diodo láser

   1. Introducción

   2. Emisión espontánea y estimulada

   3. La estructura del láser: la cavidad óptica

   4. El láser por encima y por debajo del umbral

   5. El tiempo de respuesta del diodo láser

   6. Diseño de láseres de semiconductor: diseño de las estructuras electrónicas

   7. Estructuras avanzadas: cavidades a medida

   8. Dependencia de la temperatura de la emisión del láser

   9. Aplicaciones del diodo láser

Transparencias B.6.

7. Dispositivos de visualización y modulación

   1. Introducción

   2. Cristales líquidos: principios de funcionamiento

   3. Retos para pasar de la célula a la pantalla de cristal líquido

   4. Visualizador de cristal líquido con matriz pasiva

   5. Visualizador de cristal líquido con matriz activa

   6. Retos de la tecnología de los visualizadores

   7. La necesidad de la modulación de la luz a alta velocidad

   8. Moduladores electro-ópticos

   9. Moduladores interferométricos

   10. El acoplador direccional

   11. Dispositivos avanzados de conmutación y modulación

   Boletín de problemas B.7.

   Transparencias B.7.

    

C. Componentes fotónicos: material complementario

  0.    Introducción y unidades de medida

1. La era de la información

2. Necesidades en la era de la información

3. Dispositivos electrónicos frente a dispositivos fotónicos

4. Las ventajas de un sistema de procesado de la información basado en la luz

5. El comportamiento de la luz

6. La naturaleza de la visión humana

7. Unidades radiométricas y fotométricas y sus relaciones

Boletín de problemas B.0.

Resumen unidades de medida

Transparencias B.0.

1. Materiales para componentes fotónicos: propiedades estructurales

   1. Introducción

   2. Estados de la materia: orden

   3. Materiales cristalinos

   4. Interfases

   5. Materiales policristalinos

   6. Materiales amorfos

   7. Cristales líquidos

   8. Defectos en los materiales

   9. Nuevas técnicas y nuevos materiales

   10. Resumen

Transparencias B.1.

2. Propagación de la luz en un medio

   1. Introducción

   2. Ecuaciones de Maxwell y la ecuación de ondas

   3. Polarización de la luz

   4. Propagación en el medio: fórmulas de Fresnel

   5. La propagación de ondas en cristales

   6. Modulación de la luz por control de la polarización

Transparencias B.2.

3. Dispositivos para sistemas de comunicaciones ópticas

   1. Introducción

   2. El sistema de comunicación óptica

   3. Contenido de información y capacidad del canal

   4. Técnicas de modulación y detección

   5. Propiedades de las fibras ópticas

   6. Resumen de los requisitos de los dispositivos

   7. Dispositivos avanzados: circuitos integrados ópticos (OEICs)

   8. Ejemplo de un sistema de transmisión de datos por fibra óptica

Boletín de problemas B.8.

Transparencias B.8.

BIBLIOGRAFÍA TEORÍA:

- "Optoelectronics: an introduction to materials and devices", J. Singh, Ed. Mc Graw-Hill, 1996

- "Optoelectronics", E. Uiga, Ed. Prentice-Hall, 1995

- "Fiber-Optic Communication Technology", D. Mynbaev, L. Scheiner, Ed. Prentice-Hall, 2001

- "Photonic Devices", Jia-Ming Liu, Ed. Cambridge, 2005

- "Materiales y componentes electrónicos", R. Álvarez Santos, Ed. Ciencia

- "Electronic Devices, Discret and Integrated", S.R. Fleeman, Ed. Prentice-Hall, 1990

- "Principles of Electronic Devices", W.D. Stanley, Ed. Prentice-Hall, 1995

- "Diseño Electrónico: Circuitos y Sistemas", C.J. Savant, M.S. Roden, G.L. Carpenter, Ed. Addison-Wesley Iberoamericana, 1992.

- "Circuitos electrónicos: Análisis, simulación y diseño", Malik, Ed. Prentice-Hall

- "Power Electronics Converters, Applications and Design", N. Mohan, T. Undeland, Robbins, Ed. John Wiley & Sons.

- "Principles of Power Electronics", J.G. Kassakian, M.F. Schlecht, G.C. Verghese, Ed. Addison-Wesley, 1991.

- "Solid State Electronic Devices", B.G. Streetman, Ed. Prentice-Hall, 1995

- "Semiconductors and electronic devices", A. Bar-Lev, Ed. Prentice-Hall, 1984

- LEDS: http://www.ecse.rpi.edu/~schubert/Light-Emitting-Diodes-dot-org/

- Laser: http://www.um.es/LEQ/laser/

- Fibra óptica: http://www.fiber-optics.info/default.htm

- LaserFocusWorld: http://lfw.pennnet.com/home.cfm

- Photonics Spectra: http://www.photonics.com/

- Hamamatsu: http://www.hamamatsu.com/

 

 

TEMARIO Laboratorio:

Práctica B.1: Aplicación de dispositivos detectores de luz: fotodiodo, fototransistor y fotorresistencia

Práctica B.2: Sistema de Comunicaciones con Enlace por Infrarrojos

Práctica B.3: Diseño y verificación de un termómetro digital con visualizador LCD

BIBLIOGRAFÍA LABORATORIO:

- estarán disponibles para los alumnos las notas de aplicación y datos del fabricante de todos los componentes utilizados en el laboratorio

- las características técnicas (Notas de Aplicación) también están disponibles aquí.

Fresnel