Semiconductor parameter extractor
El proyecto desarrollado consistió en el diseño y simulación de un sistema de prueba para evaluar las características eléctricas de semiconductores como diodos, transistores BJT y MOSFET. Este sistema permitió medir parámetros críticos, incluyendo el voltaje de umbral, voltaje de ruptura, ganancia d...
- Autores:
-
Valero Alejo, Johan Sebastian
- Tipo de recurso:
- https://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
- Fecha de publicación:
- 2025
- Institución:
- Universidad El Bosque
- Repositorio:
- Repositorio U. El Bosque
- Idioma:
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- oai:repositorio.unbosque.edu.co:20.500.12495/14221
- Acceso en línea:
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- Palabra clave:
- Semiconductores
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Simulación
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El proyecto desarrollado consistió en el diseño y simulación de un sistema de prueba para evaluar las características eléctricas de semiconductores como diodos, transistores BJT y MOSFET. Este sistema permitió medir parámetros críticos, incluyendo el voltaje de umbral, voltaje de ruptura, ganancia de corriente y voltaje de saturación. La metodología implementada incluyó el diseño de circuitos de prueba, simulaciones con software especializado y análisis comparativo con las especificaciones de los datasheets. Los resultados destacaron la precisión del sistema propuesto. Por ejemplo, el voltaje forward del diodo 1N4148 fue de 669 mV, dentro del rango esperado de 0.7 V. Para el diodo Zener 1N4733A, el voltaje de ruptura medido fue de 5.077 V, con un error mínimo de 0.023 V respecto al datasheet. Asimismo, el MOSFET IRLZ44N presentó un voltaje de umbral de 3.65 V, cumpliendo con el rango especificado. Finalmente, la ganancia de corriente del transistor 2N3904 se midió en 68.5, validando su conformidad con los valores estándar. El sistema demostró ser una herramienta eficiente para identificar discrepancias entre las especificaciones de los componentes y los valores reales, lo que facilita la detección de fallos de fabricación o falsificación. Este desarrollo tiene aplicaciones potenciales en sectores que requieren alta confiabilidad, como la industria médica y la aviación. |
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[1] Peak Electronics, "DCA55 and DCA Pro-Semiconductor Analyzers," [Online]. Available: https://www.peakelec.co.uk/acatalog/dca55.html. [2] M. Burns, "Automated Test Equipment in Semiconductor Manufacturing," IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, vol. 27, no. 3, pp. 291-299, Aug. 2014. [3] J. Kim, "Low-Cost Microcontroller-Based Semiconductor Testing System," in Proceedings of the IEEE International Symposium on Circuits and Systems, May 2018, pp. 123-126. [4] B. Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGraw-Hill Education, 2016. [5] A. Sedra and K. C. Smith, Microelectronic Circuits, 7th ed., Oxford University Press, 2015. [6] D. Neamen, Semiconductor Physics and Devices, 4th ed., McGraw-Hill Education, 2011. [7] R. Jaeger and T. Blalock, Microelectronic Circuit Design, 5th ed., McGraw-Hill Education, 2016. [8] J. Kim y K. Lee, "Current sources with adjustable precision and DAC-based control," en IEEE Transactions on Circuits and Systems, vol. 65, no. 2, pp. 475-480, Feb. 2018. [9] R. Boylestad y L. Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, 11th ed., Pearson, 2013, pp. 241-245. [10] P. Horowitz y W. Hill, The Art of Electronics, 3rd ed., Cambridge University Press, 2015, pp. 240-242. [11] S. Franco, Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits, 4th ed., McGraw-Hill Education, 2014, pp. 375-380. [12] Vishay Semiconductors, "1N4148: Fast Switching Diode," datasheet, [Online]. Available: https://www.vishay.com/docs/81857/1n4148.pdf. [13] Vishay Semiconductors, "1N4733A: Zener Diode," datasheet, [Online]. Available: https://www.vishay.com/docs/85703/1n4728a.pdf. [14] Infineon Technologies, "IRLZ44N: HEXFET Power MOSFET," datasheet, [Online]. Available: https://www.infineon.com/dgdl/irlz44n.pdf. [15] On Semiconductor, "2N3904: Small Signal Transistor, NPN Silicon," datasheet, [Online]. Available: https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/2n3904-d.pdf. [16] N. C. Braga, “Fuente de corriente constante con el 741 y el MOSFET (CIR8255S)”, Newtoncbraga.com.mx,n.d.[Enlínea].Disponible:https://newtoncbraga.com.mx/index.php/banco-de-circuitos/14516-fuente-de-corriente-constante-con-el-741-y-el-mosfet-cir8255s |
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Para el diodo Zener 1N4733A, el voltaje de ruptura medido fue de 5.077 V, con un error mínimo de 0.023 V respecto al datasheet. Asimismo, el MOSFET IRLZ44N presentó un voltaje de umbral de 3.65 V, cumpliendo con el rango especificado. Finalmente, la ganancia de corriente del transistor 2N3904 se midió en 68.5, validando su conformidad con los valores estándar. El sistema demostró ser una herramienta eficiente para identificar discrepancias entre las especificaciones de los componentes y los valores reales, lo que facilita la detección de fallos de fabricación o falsificación. Este desarrollo tiene aplicaciones potenciales en sectores que requieren alta confiabilidad, como la industria médica y la aviación.Ingeniero ElectrónicoPregradoThe project involved the design and simulation of a testing system to evaluate the electrical characteristics of semiconductors such as diodes, BJT transistors, and MOSFETs. The system enabled the measurement of critical parameters, including threshold voltage, breakdown voltage, current gain, and saturation voltage. The methodology included designing test circuits, performing simulations with specialized software, and conducting comparative analyses against datasheet specifications. The results demonstrated the system's accuracy. For instance, the forward voltage of the 1N4148 diode was measured at 669 mV, within the expected range of 0.7 V. The breakdown voltage of the 1N4733A Zener diode was 5.077 V, with a minimal error of 0.023 V compared to the datasheet. Additionally, the IRLZ44N MOSFET exhibited a threshold voltage of 3.65 V, aligning with the specified range, and the 2N3904 transistor's current gain was measured at 68.5, validating compliance with standard values. The system proved to be an efficient tool for identifying discrepancies between component specifications and actual values, facilitating the detection of manufacturing defects or counterfeits. This development has potential applications in industries requiring high reliability, such as medical and aviation sectors.application/pdfAttribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/Acceso abiertohttps://purl.org/coar/access_right/c_abf2http://purl.org/coar/access_right/c_abf2SemiconductoresParámetros eléctricosSimulaciónMediciónDispositivos621.381SemiconductorsElectrical parametersSimulationMeasurementDevicesSemiconductor parameter extractorSemiconductor parameter extractorIngeniería ElectrónicaUniversidad El BosqueFacultad de IngenieríaTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttps://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa[1] Peak Electronics, "DCA55 and DCA Pro-Semiconductor Analyzers," [Online]. Available: https://www.peakelec.co.uk/acatalog/dca55.html.[2] M. Burns, "Automated Test Equipment in Semiconductor Manufacturing," IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, vol. 27, no. 3, pp. 291-299, Aug. 2014.[3] J. Kim, "Low-Cost Microcontroller-Based Semiconductor Testing System," in Proceedings of the IEEE International Symposium on Circuits and Systems, May 2018, pp. 123-126.[4] B. Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGraw-Hill Education, 2016.[5] A. Sedra and K. C. Smith, Microelectronic Circuits, 7th ed., Oxford University Press, 2015.[6] D. Neamen, Semiconductor Physics and Devices, 4th ed., McGraw-Hill Education, 2011.[7] R. Jaeger and T. Blalock, Microelectronic Circuit Design, 5th ed., McGraw-Hill Education, 2016.[8] J. Kim y K. Lee, "Current sources with adjustable precision and DAC-based control," en IEEE Transactions on Circuits and Systems, vol. 65, no. 2, pp. 475-480, Feb. 2018.[9] R. Boylestad y L. Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, 11th ed., Pearson, 2013, pp. 241-245.[10] P. Horowitz y W. Hill, The Art of Electronics, 3rd ed., Cambridge University Press, 2015, pp. 240-242.[11] S. Franco, Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits, 4th ed., McGraw-Hill Education, 2014, pp. 375-380.[12] Vishay Semiconductors, "1N4148: Fast Switching Diode," datasheet, [Online]. Available: https://www.vishay.com/docs/81857/1n4148.pdf.[13] Vishay Semiconductors, "1N4733A: Zener Diode," datasheet, [Online]. Available: https://www.vishay.com/docs/85703/1n4728a.pdf.[14] Infineon Technologies, "IRLZ44N: HEXFET Power MOSFET," datasheet, [Online]. Available: https://www.infineon.com/dgdl/irlz44n.pdf.[15] On Semiconductor, "2N3904: Small Signal Transistor, NPN Silicon," datasheet, [Online]. Available: https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/2n3904-d.pdf.[16] N. C. Braga, “Fuente de corriente constante con el 741 y el MOSFET (CIR8255S)”, Newtoncbraga.com.mx,n.d.[Enlínea].Disponible:https://newtoncbraga.com.mx/index.php/banco-de-circuitos/14516-fuente-de-corriente-constante-con-el-741-y-el-mosfet-cir8255sspaLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82000https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/bab3e365-362b-486f-b5db-09d5fc13ed98/download17cc15b951e7cc6b3728a574117320f9MD52Carta de autorizacion.pdfapplication/pdf136499https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/23a657ea-a8ef-457d-8288-c24f48a8ab42/downloadc911ca0daf068315716fe349c7a751abMD57Anexo 1 acta de aprobacion.pdfapplication/pdf212646https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/59ea1950-774e-4dcb-98b8-df815df50ef8/download48d263e64b9417813f9fb513e0f47f88MD58ORIGINALTrabajo de grado.pdfTrabajo de grado.pdfapplication/pdf1185196https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/ab9f477b-25b9-4b9a-bb0f-bd4229976546/download2deb218e78d65c3efc9758701452f288MD55CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-81160https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/cde8d961-5168-4b9d-8fe6-158e1998483a/download5643bfd9bcf29d560eeec56d584edaa9MD56TEXTTrabajo de grado.pdf.txtTrabajo de grado.pdf.txtExtracted texttext/plain68758https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/17fa2198-ba66-4060-89e0-19294e31c19d/downloadc27488ad438f9deb37261db1f245dac8MD59THUMBNAILTrabajo de grado.pdf.jpgTrabajo de grado.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg2502https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/04609985-cc6a-42c3-8ae0-3af0db025c2b/downloadff57e65cb09a7426d5dcef9c3265deceMD51020.500.12495/14221oai:repositorio.unbosque.edu.co:20.500.12495/142212025-04-01 05:08:13.457http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Internationalopen.accesshttps://repositorio.unbosque.edu.coRepositorio Institucional Universidad El Bosquebibliotecas@biteca.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 |