Cronograma FEE 0209 - udesc

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE FÍSICA – DFIS
FÍSICA PARA ENGENHARIA ELÉTRICA
FEE0001 – E04
2o Semestre de 2009
Professor: Prof. José Fernando Fragalli
e-mail: [email protected]
Fone: 4009-7858
Sala 9: Departamento de Física
CRONOGRAMA
1. Introdução
27/07 Apresentação da Disciplina. Objetivos da disciplina. O contexto da disciplina no
Curso de Engenharia Elétrica.
2. Eletrônica e Mecânica Quântica
29/07 Introdução. O nascimento da Eletrônica. A relação entre a Eletrônica e a Física do
Estado Sólido. A relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica Quântica.
3. Origens da Mecânica Quântica
03/08 Introdução. Conceitos de Relatividade Restrita. O experimento de MichelsonMorley. Postulados da Teoria da Relatividade Restrita. Transformação de Lorentz. A dilatação
temporal e a contração espacial. A massa, a energia e o momento linear relativísticos.
05/08 A Radiação de Corpo Negro. O estado da Física no final do Século XIX.
Propriedades do campo de radiação.
10/08 Resultados experimentais para a Radiação do Corpo Negro. Modelos teóricos para
explicar a Radiação do Corpo Negro.
12/08 Propriedades corpusculares da radiação. A natureza da Luz. O Efeito Fotoelétrico.
Resultados experimentais. Modelo de Einstein para a Luz.
17/08 Semana da Engenharia Elétrica. O Fóton e o Efeito Fotoelétrico. O Fóton e a
dualidade onda-partícula. O Efeito Compton. A criação e a aniquilação de pares. A produção de
Raios-X.
19/08 Semana da Engenharia Elétrica.
24/08 Propriedades ondulatórias da matéria. O Postulado de De Broglie. O experimento de
Davisson e Germer.
26/08 O experimento de Thomson. A dualidade onda-partícula para a matéria. O Princípio
da Incerteza de Heisemberg.
4. Conceitos de Mecânica Quântica
31/08 Introdução. Os Postulados da Mecânica Quântica. A função de onda. Operadores
quânticos. Valores médios de operadores quânticos. A Equação de Schrödinger, A Equação de
Schrödinger Independente do Tempo. A Equação de Schrödinger em uma dimensão.
02/09 A partícula livre. A partícula confinada em uma caixa. O potencial degrau. A barreira
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de potencial – o tunelamento. O poço de potencial. O oscilador harmônico simples.
5. Modelos Atômicos
09/09 Introdução. Modelos filosóficos para o átomo – a contribuição da filosofia grecoromana. A contribuição da Química para a compreensão do átomo. A Lei das Proporções Múltiplas
de Dalton. A Lei das Proporções Definidas de Proust. A descoberta do elétron. O modelo de
Thomson.
12/09 O modelo de Rutherford. A espectroscopia de vapores atômicos. O modelo de Bohr –
os Postulados de Bohr.
14/09 O Átomo de Hidrogênio. A Equação de Schrödinger para o Átomo de Hidrogênio. O
número quântico magnético. O número quântico secundário. O número quântico principal. O
número quântico de spin.
6. Átomos de Muitos Elétrons e Moléculas
16/09 Introdução. O Princípio da Exclusão de Pauli. O átomo de hélio. Átomos alcalinos. A
formação de moléculas e sólidos. Ligações iônicas. Ligações covalentes. Ligações metálicas.
Estrutura cristalina.
7. Introdução à Física do Estado Sólido
21/09 Introdução. A indistinguibilidade e a estatística quântica – bósons e férmions. A
estatística de Fermi-Dirac. O gás de elétrons livres. O modelo de elétrons livres. Densidade de
estados. O Nível de Fermi.
23/09 Teoria das Bandas de Energia para sólidos. Sólidos condutores, isolantes e
semicondutores. Movimento de elétrons em uma rede cristalina. Condutividade elétrica. Mobilidade
dos portadores de carga e sua dependência com a temperatura. Massa efetiva. Defeitos em sólidos.
26/09 Aula de exercícios preparatória para a Prova 1.*
28/09 Prova 1.
8. Semicondutores
30/09 Introdução. Processos de obtenção de semicondutores. Método de Czochralsky.
Epitaxia de fase líquida (LPE). Epitaxia por feixe molecular (MBE). Deposição a partir de reações
químicas ou processos físicos em fase vapor (CVD ou PVD).
05/10 Estrutura de bandas de energia em um semicondutor. A condução por elétrons na
banda de condução. A condução por buracos na banda de valência. Condutividade em
semicondutores.
07/10 Semicondutores intrínsecos e extrínsecos. Impurezas doadoras. Impurezas
aceitadoras. A Lei de Ação das Massas. Exemplos.
14/10 Cálculo das concentrações de estados ocupados na banda de condução (BC) e de
estados desocupados na banda de valência (BV). Nível de Fermi em semicondutores intrínsecos.
Nível de Fermi em semicondutores extrínsecos.
19/10 Efeitos de campos externos sobre a condutividade de um semicondutor. Efeito da
temperatura – o termistor.
21/10 Efeito de campo magnético – o Efeito Hall.
26/10 O efeito da radiação eletromagnética – a fotocondutividade e o efeito fotovoltaico.
04/11 Transporte de portadores de carga em semicondutores. Efeitos transientes em
semicondutores. Geração e recombinação de portadores de carga.
09/11 Correntes de deslocamento. Correntes de difusão. Relação de Einstein.
11/11 Equação da continuidade. Exemplos de aplicação.
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9. Dispositivos Semicondutores
16/11 Introdução. A junção pn. Processos de fabricação de uma junção pn.
18/11 O modelo de junção pn abrupta. Discussão qualitativa e quantitativa de uma junção
pn em equilíbrio. Discussão qualitativa e quantitativa de uma junção pn polarizada.
23/11 A equação de Schockley – a ruptura reversa. Dispositivos semicondutores de junção
pn. O diodo semicondutor. O transistor de junção bipolar (BJT). O transistor de efeito de campo
(FET e MOSFET). Outros diodos e transistores.
23/11 Aula de exercícios preparatória para a Prova 2.**
25/11 Prova 2.
30/11 Divulgação do resultado das avaliações no Sistema Acadêmico.
09/12
Exame.***
* fora do horário de aula.
** fora do horário de aula.
*** a ser confirmada pelo Coordenador de Curso.