Los ingenieros eléctricos y electrónicos suelen poseer un título académico con especialización en ingeniería eléctrica/electrónica. La duración de los estudios para obtener un título de este tipo suele ser de tres o cuatro años y el título obtenido puede denominarse Licenciatura en Ingeniería , Licenciatura en Ciencias o Licenciatura en Ciencias Aplicadas , según la universidad.
El grado generalmente incluye unidades que cubren física , matemáticas , gestión de proyectos y temas específicos en ingeniería eléctrica y electrónica . Inicialmente, estos temas cubren la mayoría, si no todos, los subcampos de la ingeniería eléctrica. Luego, los estudiantes eligen especializarse en uno o más subcampos hacia el final del grado. En la mayoría de los países, una licenciatura en ingeniería representa el primer paso hacia la certificación y el programa de grado en sí está certificado por un organismo profesional. Después de completar un programa de grado certificado, el ingeniero debe satisfacer una serie de requisitos (incluidos los requisitos de experiencia laboral) antes de ser certificado. Una vez certificado, el ingeniero recibe el título de Ingeniero Profesional (en los Estados Unidos y Canadá), Ingeniero Colegiado (en el Reino Unido, Irlanda, India, Pakistán, Sudáfrica y Zimbabue), Ingeniero Profesional Colegiado (en Australia) o Ingeniero Europeo (en gran parte de la Unión Europea).
Los ingenieros eléctricos también pueden optar por cursar un posgrado, como una maestría en ingeniería , un doctorado en filosofía en ingeniería o un título de ingeniero . El título de maestría y el de ingeniero pueden consistir en investigación , trabajo de curso o una combinación de ambos. El doctorado en filosofía consta de un componente de investigación significativo y, a menudo, se considera el punto de entrada al mundo académico . En el Reino Unido y en varios otros países europeos, la maestría en ingeniería a menudo se considera un título universitario de duración ligeramente mayor que la licenciatura en ingeniería.
Aparte del electromagnetismo y la teoría de redes, otros temas del programa de estudios son específicos de la carrera de ingeniería electrónica . Las carreras de ingeniería eléctrica tienen otras especializaciones como máquinas , generación y distribución de energía . Tenga en cuenta que la siguiente lista no incluye la gran cantidad de matemáticas (quizás aparte del último año) que se incluye en el estudio de cada año.
Elementos de cálculo vectorial: divergencia y rizo; teoremas de Gauss y Stokes ; ecuaciones de Maxwell : formas diferenciales e integrales. Ecuación de onda ; vector de Poynting . Ondas planas : propagación a través de diversos medios; reflexión y refracción; velocidad de fase y de grupo; profundidad superficial. Líneas de transmisión: impedancia característica; transformación de impedancia; diagrama de Smith; adaptación de impedancia; excitación de pulsos. Guías de onda: modos en guías de onda rectangulares; condiciones de contorno; frecuencias de corte; relaciones de dispersión. Antenas: antenas dipolo ; conjuntos de antenas ; patrón de radiación; teorema de reciprocidad , ganancia de antena . Se estudiarán fundamentos básicos adicionales en electricidad.
Grafos de redes: matrices asociadas a grafos; matrices de incidencia, de corte fundamental y de circuitos fundamentales. Métodos de solución: análisis nodal y de malla . Teoremas de redes: superposición, transferencia de máxima potencia de Thevenin y Norton , transformación estrella-delta . Análisis sinusoidal en estado estacionario mediante fasores . Ecuaciones diferenciales lineales de coeficientes constantes; análisis en el dominio del tiempo de circuitos RLC simples. Solución de ecuaciones de redes mediante transformada de Laplace: análisis en el dominio de la frecuencia de circuitos RLC. Parámetros de red de 2 puertos: punto de excitación y funciones de transferencia. Ecuaciones de estado.
Dispositivos electrónicos : Bandas de energía en silicio, silicio intrínseco y extrínseco. Transporte de portadores en silicio: corriente de difusión , corriente de deriva , movilidad, resistividad . Generación y recombinación de portadores. Diodo de unión pn , diodo Zener , diodo túnel , BJT, JFET , condensador MOS, MOSFET , LED, fotodiodo pIn y de avalancha , LASERs. Tecnología de dispositivos: proceso de fabricación de circuitos integrados, oxidación, difusión, implantación de iones, fotolitografía, proceso CMOS n-tub, p-tub y twin-tub.
Circuitos analógicos : circuitos equivalentes (de señal grande y pequeña) de diodos,( BJT ), transistores de efecto de campo ( JFET ) y transistores de efecto de campo MOSFET . Circuitos de diodos simples, recorte, fijación, rectificador. Polarización y estabilidad de polarización de amplificadores de transistores y FET. Amplificadores: monoetapa y multietapa, diferenciales, operacionales, de retroalimentación y de potencia. Análisis de amplificadores; respuesta de frecuencia de amplificadores. Circuitos simples de amplificadores operacionales. Filtros. Osciladores sinusoidales; criterio de oscilación; configuraciones de un solo transistor y amplificador operacional. Generadores de funciones y circuitos de conformación de onda. Fuentes de alimentación.
Circuitos digitales : Álgebra de Boole , minimización de funciones booleanas; puertas lógicas; familias de circuitos integrados digitales ( DTL , TTL , ECL , MOS, CMOS ). Circuitos combinacionales: circuitos aritméticos, conversores de código, multiplexores y decodificadores. Circuitos secuenciales: latches y flip-flops , contadores y registros de desplazamiento . Circuitos de muestreo y retención, ADC , DAC. Memorias de semiconductores. Microprocesador (8085): arquitectura, programación, memoria e interfaz de E/S.
Definiciones y propiedades de la transformada de Laplace , series de Fourier en tiempo continuo y discreto, transformada de Fourier en tiempo continuo y discreto , transformada z . Teoremas de muestreo. Sistemas lineales invariantes en el tiempo: definiciones y propiedades; casualidad, estabilidad, respuesta al impulso , convolución, respuesta en frecuencia de polos y ceros, retardo de grupo, retardo de fase. Transmisión de señales a través de sistemas LTI. Señales aleatorias y ruido: probabilidad, variables aleatorias , función de densidad de probabilidad , autocorrelación , densidad espectral de potencia.
Componentes de sistemas de control ; descripción diagramática de bloques, reducción de diagramas de bloques. Sistemas de lazo abierto y lazo cerrado (realimentación) y análisis de estabilidad de estos sistemas. Diagramas de flujo de señales y su uso en la determinación de funciones de transferencia de sistemas; análisis transitorio y de estado estable de sistemas de control LTI y respuesta en frecuencia. Herramientas y técnicas para el análisis de sistemas de control LTI: lugares de raíces , criterio de Routh-Hurwitz , diagramas de Bode y Nyquist . Compensadores de sistemas de control: elementos de compensación de adelanto y atraso , elementos de control Proporcional-Integral-Derivativo. Representación de variables de estado y solución de ecuaciones de estado de sistemas de control LTI.
Sistemas de comunicación: sistemas de modulación y demodulación en amplitud y ángulo, análisis espectral de estas operaciones, receptores superheterodinos; elementos de hardware, realizaciones de sistemas de comunicación analógicos; cálculos de relación señal-ruido para modulación de amplitud (AM) y modulación de frecuencia (FM) para condiciones de bajo ruido. Sistemas de comunicación digital: modulación por código de pulsos, modulación por código de pulsos diferencial , modulación delta; esquemas de modulación digital: esquemas de modulación por desplazamiento de amplitud, fase y frecuencia, receptores con filtro adaptado, consideración del ancho de banda y cálculos de probabilidad de error para estos esquemas.
Las ventajas de la certificación varían según el lugar. Por ejemplo, en Estados Unidos y Canadá, "sólo un ingeniero con licencia puede... sellar trabajos de ingeniería para clientes públicos y privados". Este requisito se hace cumplir mediante la legislación estatal y provincial, como la Ley de Ingenieros de Quebec. En otros países, como Australia, no existe una legislación de este tipo. Prácticamente todos los organismos de certificación mantienen un código de ética que esperan que todos los miembros respeten o corren el riesgo de ser expulsados. De esta manera, estas organizaciones desempeñan un papel importante en el mantenimiento de los estándares éticos para la profesión. Incluso en jurisdicciones donde la certificación tiene poca o ninguna influencia legal en el trabajo, los ingenieros están sujetos al derecho contractual. En los casos en que el trabajo de un ingeniero falla, puede estar sujeto al delito de negligencia y, en casos extremos, al cargo de negligencia criminal. El trabajo de un ingeniero también debe cumplir con muchas otras normas y reglamentos, como los códigos de construcción y la legislación relativa al derecho ambiental.
Entre los organismos profesionales más importantes para los ingenieros eléctricos se encuentran el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos y la Institución de Ingeniería y Tecnología . El primero afirma producir el 30 por ciento de la literatura mundial sobre ingeniería eléctrica, tiene más de 360.000 miembros en todo el mundo y celebra más de 300 conferencias al año. El segundo publica 14 revistas, tiene una membresía de 120.000 personas en todo el mundo, certifica a los ingenieros colegiados en el Reino Unido y afirma ser la sociedad de ingeniería profesional más grande de Europa.