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| Corso | Ingegneria Elettronica |
| Curriculum | Curriculum unico |
| Orientamento | Elettronica per la biomedica |
| Anno Accademico | 2020/2021 |
| Crediti | 12 |
| Settore Scientifico Disciplinare | ING-INF/01 |
| Anno | Secondo anno |
| Unità temporale | Secondo semestre |
| Ore aula | 96 |
| Attività formativa | Attività formative caratterizzanti |
| Docente | SANDRO RAO |
| Obiettivi | Il corso di Dispositivi Elettronici a Semiconduttore costituisce un approfondimento delle tematiche relative al funzionamento e al corretto utilizzo dei dispositivi elettronici a stato solido. Per ciascun dispositivo sono presentati uno o più modelli analitici, oltre al modello SPICE. Sono forniti inoltre alcuni cenni sull'elaborazione di modelli numerici. Le conoscenze acquisite consentono allo studente di comprendere come, attraverso l’uso dei fenomeni di generazione, ricombinazione e trasporto dei portatori nei semiconduttori, sia possibile ottenere dispositivi aventi le caratteristiche elettroniche desiderate, fra cui diodi, transistor BJT e MOSFET, sensori. Vengono inoltre forniti esempi e svolte esercitazioni pratiche sulla caratterizzazione ed il corretto utilizzo di questi dispositivi. Rientrano fra i dispositivi trattati i dispositivi optoelettronici utilizzati nei moderni sistemi di telecomunicazione basati sull’uso della fibra ottica. Conoscenza e comprensione: a seguito del superamento dell’esame lo studente conosce i principi fondamentali di funzionamento dei dispositivi elettronici a semiconduttore. Conosce i metodi di per pervenire a modelli analitici monodimensionali delle caratteristiche di dispositivi a stato solido. Conosce le tecniche per la caratterizzazione sperimentale di questi dispositivi. Capacità di applicare conoscenze: a seguito del superamento dell’esame lo studente è in grado di confrontare le caratteristiche dei dispositivi e individuare quello o quelli più idonei per ogni applicazione. Autonomia di giudizio: per il superamento dell'esame lo studente deve rispondere autonomamente a domande teoriche, analitiche e progettuali a risposta libera ed è quindi portato a sviluppare autonomia di giudizio sulla completezza e la correttezza delle risposte fornite. Abilità comunicative: lo studente è in grado di illustrare le motivazioni teoriche e pratiche che sono alla base delle proprietà dei dispositivi conosciuti. Capacità di apprendimento: a seguito del superamento dell’esame lo studente è in grado di apprendere in autonomia le caratteristiche fondamentali di altri dispositivi elettronici a stato solido. Modalità di accertamento e valutazione Gli esami di accertamento e di valutazione consistono: - in una prova scritta, volta ad accertare la capacità di analizzare il funzionamento dei principali dispositivi elettronici a semiconduttore, voto massimo 30/30; - in una prova orale, volta ad accertare la comprensione dei modelli teorici ed analitici alla base del funzionamento fisico dei dispositivi a stato solido. Conosce le tecniche per la caratterizzazione sperimentale di questi dispositivi, voto massimo 30/30. Il voto finale è la media aritmetica dei voti conseguiti nelle due prove. Ai fini del superamento dell’esame con votazione minima di 18/30 è necessario che le conoscenze/competenze della materia siano almeno ad un livello sufficiente, sia per la parte scritta che per quella orale. E’ attribuito un voto compreso fra 20/30 e 24/30 quando lo studente è in grado di svolgere correttamente la parte scritta ma possiede competenze solo sufficienti nella parte teorica. E’ attribuito un voto compreso fra 25/30 e 30/30 quando lo studente è in grado di svolgere correttamente la parte scritta e dimostra buone competenze nella parte teorica. Agli studenti che abbiano acquisito competenze eccellenti sia nella parte scritta che in quella teorica può essere attribuita la lode. |
| Programma | Giunzione PN in polarizzazione inversa, Giunzione PN in polarizzazione diretta, Diodo PIN Commutazione del diodo, Modelli SPICE Effetto transistor, Funzionamento in regione attiva, Effetto Early, Deboli ed elevate polarizzazioni di emettitore, Tempo di transito nella base Distribuzione delle bande nella struttura MOS, Regimi di polarizzazione, Sistemi CCD, Capacità del sistema MOS, Carica nell’ossido ed all’interfaccia Tensione di soglia nei MOSFET, Caratteristiche corrente tensione, Parametri del transistor MOSFET, Modelli SPICE CAD per lo sviluppo di dispositivi a stato solido, Applicazioni di strumenti CAD commerciali Termistori, Sensori di temperatura integrati, Reticoli di Bragg Fotodiodi: generazione ottica e correnti fotogenerate, fotodiodi a valanga, Fotoresistori Polarizzazione ed amplificazione. Dispositivi optoelettronici e fotonici in silicio, guide ottiche, effetti elettro-ottici nel silicio, proprietà fondamentali dei materiali per applicazioni fotoniche, modulatori ottici di ampiezza e di fase integrati in guida d’onda (Fabry-Perot, Mach-Zehnder, Ring Resonator) Cella solare. Effetto piezoresistivo ed effetto piezoelettrico, Relazioni stress/carica e campo elettrico/deformazione, Transistor di potenza (DMOS, IGBT) e circuiti fondamentali di utilizzo Esperienze di laboratorio sulla caratterizzazione ed uso di fotodiodi, sensori di temperatura, diodi in commutazione, transistor di potenza |
| Testi docente | R. S. Muller - T. I. Kamins “Dispositivi elettronici nei circuiti integrati” Ed. Boringhieri G. Giustolisi, G. Palumbo “Introduzione ai dispositivi elettronici” Ed._Franco Angeli S. Dimitrijev “Understanding semiconductor devices” Ed. Oxford University Press S. M. Sze “Dispositivi a semiconduttore” - Ed. Hoepli S. Middelhoek “Silicon sensors” Materiale didattico fornito dal docente |
| Erogazione tradizionale | Sì |
| Erogazione a distanza | No |
| Frequenza obbligatoria | No |
| Valutazione prova scritta | Sì |
| Valutazione prova orale | Sì |
| Valutazione test attitudinale | No |
| Valutazione progetto | No |
| Valutazione tirocinio | No |
| Valutazione in itinere | No |
| Prova pratica | No |
| Docente | FRANCESCO GIUSEPPE DELLA CORTE |
| Obiettivi | Il corso di Dispositivi Elettronici a Semiconduttore costituisce un approfondimento delle tematiche relative al funzionamento e al corretto utilizzo dei dispositivi elettronici a stato solido. Per ciascun dispositivo sono presentati uno o più modelli analitici, oltre al modello SPICE. Sono forniti inoltre alcuni cenni sull'elaborazione di modelli numerici. Le conoscenze acquisite consentono allo studente di comprendere come, attraverso l’uso dei fenomeni di generazione, ricombinazione e trasporto dei portatori nei semiconduttori, sia possibile ottenere dispositivi aventi le caratteristiche elettroniche desiderate, fra cui diodi, transistor BJT e MOSFET, sensori. Vengono inoltre forniti esempi e svolte esercitazioni pratiche sulla caratterizzazione ed il corretto utilizzo di questi dispositivi. Rientrano fra i dispositivi trattati i dispositivi optoelettronici utilizzati nei moderni sistemi di telecomunicazione basati sull’uso della fibra ottica. Conoscenza e comprensione: a seguito del superamento dell’esame lo studente conosce i principi fondamentali di funzionamento dei dispositivi elettronici a semiconduttore. Conosce i metodi di per pervenire a modelli analitici monodimensionali delle caratteristiche di dispositivi a stato solido. Conosce le tecniche per la caratterizzazione sperimentale di questi dispositivi. Capacità di applicare conoscenze: a seguito del superamento dell’esame lo studente è in grado di confrontare le caratteristiche dei dispositivi e individuare quello o quelli più idonei per ogni applicazione. Autonomia di giudizio: per il superamento dell'esame lo studente deve rispondere autonomamente a domande teoriche, analitiche e progettuali a risposta libera ed è quindi portato a sviluppare autonomia di giudizio sulla completezza e la correttezza delle risposte fornite. Abilità comunicative: lo studente è in grado di illustrare le motivazioni teoriche e pratiche che sono alla base delle proprietà dei dispositivi conosciuti. Capacità di apprendimento: a seguito del superamento dell’esame lo studente è in grado di apprendere in autonomia le caratteristiche fondamentali di altri dispositivi elettronici a stato solido. Modalità di accertamento e valutazione Gli esami di accertamento e di valutazione consistono: - in una prova scritta, volta ad accertare la capacità di analizzare il funzionamento dei principali dispositivi elettronici a semiconduttore, voto massimo 30/30; - in una prova orale, volta ad accertare la comprensione dei modelli teorici ed analitici alla base del funzionamento fisico dei dispositivi a stato solido. Conosce le tecniche per la caratterizzazione sperimentale di questi dispositivi, voto massimo 30/30. Il voto finale è la media aritmetica dei voti conseguiti nelle due prove. Ai fini del superamento dell’esame con votazione minima di 18/30 è necessario che le conoscenze/competenze della materia siano almeno ad un livello sufficiente, sia per la parte scritta che per quella orale. E’ attribuito un voto compreso fra 20/30 e 24/30 quando lo studente è in grado di svolgere correttamente la parte scritta ma possiede competenze solo sufficienti nella parte teorica. E’ attribuito un voto compreso fra 25/30 e 30/30 quando lo studente è in grado di svolgere correttamente la parte scritta e dimostra buone competenze nella parte teorica. Agli studenti che abbiano acquisito competenze eccellenti sia nella parte scritta che in quella teorica può essere attribuita la lode. |
| Programma | Giunzione PN in polarizzazione inversa, Giunzione PN in polarizzazione diretta, Diodo PIN Commutazione del diodo, Modelli SPICE Effetto transistor, Funzionamento in regione attiva, Effetto Early, Deboli ed elevate polarizzazioni di emettitore, Tempo di transito nella base Distribuzione delle bande nella struttura MOS, Regimi di polarizzazione, Sistemi CCD, Capacità del sistema MOS, Carica nell’ossido ed all’interfaccia Tensione di soglia nei MOSFET, Caratteristiche corrente tensione, Parametri del transistor MOSFET, Modelli SPICE CAD per lo sviluppo di dispositivi a stato solido, Applicazioni di strumenti CAD commerciali Termistori, Sensori di temperatura integrati, Reticoli di Bragg Fotodiodi: generazione ottica e correnti fotogenerate, fotodiodi a valanga, Fotoresistori Polarizzazione ed amplificazione. Dispositivi optoelettronici e fotonici in silicio, guide ottiche, effetti elettro-ottici nel silicio, proprietà fondamentali dei materiali per applicazioni fotoniche, modulatori ottici di ampiezza e di fase integrati in guida d’onda (Fabry-Perot, Mach-Zehnder, Ring Resonator) Cella solare. Effetto piezoresistivo ed effetto piezoelettrico, Relazioni stress/carica e campo elettrico/deformazione, Surface acoustic waves (SAW), risonatori SAW, Sensori meccanici capacitivi, Integrazione su silicio di sensori micro-meccanici: cantilever e membrane oscillanti Transistor di potenza (DMOS, IGBT) e circuiti fondamentali di utilizzo Esperienze di laboratorio sulla caratterizzazione ed uso di fotodiodi, sensori di temperatura, diodi in commutazione, transistor di potenza |
| Testi docente | R. S. Muller - T. I. Kamins “Dispositivi elettronici nei circuiti integrati” Ed. Boringhieri G. Giustolisi, G. Palumbo “Introduzione ai dispositivi elettronici” Ed._Franco Angeli S. Dimitrijev “Understanding semiconductor devices” Ed. Oxford University Press S. M. Sze “Dispositivi a semiconduttore” - Ed. Hoepli S. Middelhoek “Silicon sensors” Materiale didattico fornito dal docente |
| Erogazione tradizionale | Sì |
| Erogazione a distanza | No |
| Frequenza obbligatoria | No |
| Valutazione prova scritta | Sì |
| Valutazione prova orale | Sì |
| Valutazione test attitudinale | No |
| Valutazione progetto | No |
| Valutazione tirocinio | No |
| Valutazione in itinere | No |
| Prova pratica | No |
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