Codice insegnamento

4S009021

Crediti

6

Coordinatore

Alessandro Romeo

Lingua di erogazione

Inglese

Settore Scientifico Disciplinare (SSD)

ING-INF/01 - ELETTRONICA

Moodle Seminari 0

L'insegnamento è organizzato come segue:

Obiettivi di apprendimento

Il corso si propone di formare gli studenti sugli aspetti teorici e tecnologici avanzati di dispositivi elettronici integrati e sensori di segnali e dati. L’obiettivo principale del corso è quindi quello di fornire i principi della fisica dei dispositivi integrati, le conoscenze sulla tecnologia dei sensori ottici, termoelettrici, magnetici e di gas, il loro interfacciamento con applicazioni software avanzate nonché le metodologie di utilizzo degli stessi in ambiente robotico e di manifattura. A completamento del corso, lo studente dovrà dimostrare di avere acquisito le conoscenze fondamentali per comprendere la tecnologia, il funzionamento e le applicazioni dei dispositivi elettronici integrati e dei sensori. Queste conoscenze consentiranno allo studente di: i) comprendere il comportamento di dispositivi elettronici integrati; ii) selezionare e applicare sensori per l’acquisizione di segnali e dati in ambiente robotico e di manifattura; iii) interfacciare sensori ad applicazioni di elaborazione segnali e dati. Al termine del corso lo studente avrà acquisito la capacità di valutare autonomamente vantaggi e svantaggi di differenti scelte tecnologiche e progettuali nell'ambito dei dispositivi elettronici integrati e dei sensori di acquisizione segnali e dati. Inoltre, sarà in grado di: i) realizzare un progetto laboratoriale di gruppo e di presentarne i relativi risultati motivando le scelte effettuate con appropriatezza di linguaggio: ii) proseguire autonomamente lo studio e la ricerca nell'ambito dei dispositivi elettronici integrati e dei sensori di acquisizione segnali e dati, affrontando tematiche avanzate sia in ambito industriale che in ambito scientifico.

Prerequisiti e nozioni di base

Per seguire con profitto l'insegnamento è consigliabile che lo studente abbia già acquisito conoscenze di Fisica Classica (leggi della dinamica, lavoro, energia, campo elettrico, potenziale elettrico).

Programma

Il corso comprende una parte teorica e due diverse parti di laboratorio (simulazione e pratica)
Programma:
Richiami di fisica classica e di fisica quantistica: lavoro ed energia, campo elettrico e potenziale, corrente elettrica, legge di Ohm, circuiti lineari resistività e dipendenza dalla temperatura in metalli e semiconduttori, modello di Bohr, tavola periodica degli elementi
Struttura cristallina e proprietà elettriche di metalli, semiconduttori e semiconduttori drogati: modello a gas di elettroni nei metalli, modello a legame nei semiconduttori, concetto di lacuna, semiconduttori drogati, cenni alla teoria a bande, corrente di conduzione e di diffusione
Giunzione p-n: giunzione non polarizzata e polarizzata, ddp di contatto, caratteristica tensione-corrente in polarizzazione diretta e inversa, diodo a giunzione, diodo Zener, porte OR/AND a diodi, tempi di commutazione
Transistor bipolari a giunzione BJT, curve di ingresso e di uscita in configurazione emettitore comune, base comune, invertitore, caratteristica di traferimento e margini di rumore, tempi di commutazione
Transitor a effetto di campo JFET e MOSFET, tecniche di fabbricazione, curve di uscita e di trasferimento, invertitori a MOSFET e CMOS, caratteristiche di trasferimento, margini di rumore, tempi di commutazione
Circuiti digitali elementari in tecnologia MOS, CMOS, bipolare, ECL: NOR e NAND a MOSFET e a CMOS, NAND DTL, HTL, TTL, OR/NOR ECL
Confronto tra famiglie logiche: ritardo di propagazione, potenza dissipata, fan-out, margini di rumore
-Laboratorio informatico sulla simulazione di circuiti su Micro Cap (12 ore).
-Laboratorio fisico sulla la fabbricazione di circuiti su schede elettroniche pre impostate (12 ore).
Tutto il materiale didattico è disponibile sul portale e-learning.

Bibliografia

Modalità didattiche

Le lezioni sono frontali, teoriche con spiegazioni di applicazioni pratiche e si svolgono in presenza.
Sarà possibile per chi è impossibilitato a seguire, perché risultato positivo al covid-19, richiedere il materiale didattico integrativo.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame sarà un colloquio orale sulle tematiche affrontate durante il corso e verrà diviso in due:
-un parte sulle conoscenze di base della fisica dei semiconduttori e dei transistor.
Se si passa il primo test si arriva alla seconda parte:
Nella seconda parte verrà richiesta una tesina su un argomento sviluppato durante il corso, per esempio la tecnologia di un particolare sensore o dispositivo. Lo studente presenterà la tesina attraverso una presentazione (per esempio in power point) e verranno chiesti i principi fisici di funzionamento dei semiconduttori e dei dispositivi elettronici discussi.
Attenzione: la sola preparazione della tesina non è sufficiente per il superamento dell'esame, bisogna conoscere ciò che è stato spiegato a lezione.

Criteri di valutazione

Verranno valutate la conoscenza della teoria dei semiconduttori, e sopratutto le applicazioni tecniche e scientifiche come la fabbricazione di sensori, dispositivi, macchine automatiche.

Criteri di composizione del voto finale

Valutazione della tesina proposta e della conoscenza di base del programma del corso.

Lingua dell'esame

English