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 e il 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, BJT, MOSFET, dispositivi optoelettronici e sensori. Vengono inoltre forniti esempi pratici sulla caratterizzazione ed il corretto utilizzo di questi dispositivi.
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: a seguito del superamento dell’esame 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.
No
Lezioni frontali e attività di laboratorio.
Gli esami di accertamento e di valutazione consistono in una prova scritta ed orale volte ad accertare la comprensione dei modelli teorici ed analitici alla base del funzionamento fisico dei dispositivi a stato solido ed anche la capacità di analizzare il funzionamento sperimentale dei principali dispositivi elettronici a semiconduttore,
Il voto massimo è 30 e lode.
30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti, eccellente proprietà di linguaggio, completa ed originale capacità interpretativa, piena capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
28 - 30: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa, in grado di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
24 - 27: conoscenza degli argomenti con un buon grado di padronanza, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, buona capacità di applicare in modo corretto la maggior parte delle conoscenze per risolvere i problemi proposti;
20 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti ma limitata padronanza degli stessi, soddisfacente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa, più che sufficiente capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
18 - 19: conoscenza di base degli argomenti principali, conoscenza di base del linguaggio tecnico, sufficiente capacità interpretativa, sufficiente capacità di applicare le conoscenze di base acquisite;
Insufficiente: lo studente non possiede una conoscenza accettabile degli argomenti trattati durante il corso.
- S. M. Sze “Modern Semiconductor Device Physics”
- S. M. Sze “Physics of semiconductor devices”
- S. Dimitrijev “Understanding semiconductor devices"
- B.J. Baliga "Fundamentals of power semiconductor devices"
- Materiale didattico fornito dal docente
Materiali semiconduttori, Bande di energia, Equilibrio termodinamico, Droganti, Trascinamento e diffusione dei portatori, Fotoconducibilità.
Giunzione PN in polarizzazione diretta ed inversa, Commutazione del diodo, Diodo PIN.
Giunzione metallo semiconduttore, Diodo Schottky. Sensori di temperatura.
Dispositivi optoelettronici, Fotodiodi: generazione ottica e correnti fotogenerate, Cella solari, Diodi emettitori di luce, Diodi laser.
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, Capacità del sistema MOS, Carica nell’ossido ed all’interfaccia, Sistemi CCD.
Tensione di soglia nei MOSFET, Caratteristiche corrente tensione, Parametri del transistor MOSFET. Effetto body, Effetti di alto campo, Modelli SPICE, Transistor di potenza e circuiti fondamentali di utilizzo.
CAD per lo sviluppo di dispositivi a stato solido, Applicazioni di strumenti CAD commerciali.
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