logo-polimi
Loading...
Risorse bibliografiche
Risorsa bibliografica obbligatoria
Risorsa bibliografica facoltativa
Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 085981 - DISPOSITIVI ELETTRONICI
Docente Lacaita Andrea Leonardo
Cfu 5.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (357) INGEGNERIA ELETTRONICA*AZZZZ085981 - DISPOSITIVI ELETTRONICI
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (363) INGEGNERIA BIOMEDICA*AZZZZ070354 - DISPOSITIVI ELETTRONICI

Obiettivi dell'insegnamento

Il corso ha l'obiettivo di introdurre gli studenti alla fisica e alla tecnologia dei dispositivi elettronici principali: diodo e transistori MOSFET. Il corso offre le basi concettuali e gli strumenti di analisi necessari per dimensionare giunzioni p-n  (corrente diretta e inversa, tensione di breakdown) e transistori MOSFET (tensione di soglia, capacità di corrente, frequenza di taglio). Le lezioni frontali hanno lo scopo di fornire concetti e metodi di base, supportati dal testo di riferimento e da note messe a disposizione on-line. Le esercitazioni si concentrano sulla risoluzione di problemi numerici rafforzando così la comprensione degli argomenti.


Risultati di apprendimento attesi

 

Risultati di apprendimento attesi

Descrittore di Dublino

Al termine del corso gli studenti avranno:

· una solida conoscenza e comprensione del funzionamento dei dispositivi elettronici elementari;

· una buona concoscenza e comprensione delle procedura di dimensionamento di giunzioni e transistori MOSFET.




(1) Conoscenza e comprensione

Saranno proposti e discussi esempi specifici e casi di studio per permettere agli studenti di:

·   analizzare le prestazioni di diodi e transistori;

·  definire drogaggi e dimensioni geometriche delle regioni attive dei dispositivi, comprendendone il legame con le prestazioni del componente.

(2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione

 


Argomenti trattati

Elementi di fisica dei semiconduttori: La microelettronica e la tecnologia planare. Conduttori e semiconduttori. Modello ad orbitale di legame. La generazione termica e la conduzione intrinseca, la lacuna, la legge d'azione di massa. Il drogaggio ed i droganti nel modello ad orbitali di legame. Maggioritari e minoritari. La conducibilità, la mobilità (modello di rilassamento energia/quantità di moto), la corrente di deriva. La saturazione della velocità (rilassamento totale del momento/parziale dell'energia). Corrente di diffusione. Legge di Fick. Relazione di Einstein. 

Il diodo a giunzione: La giunzione p-n ed il raddrizzamento La giunzione p-n all'equilibrio. Statistica di Boltzmann e tensione di built-in. Polarizzazione diretta: equazione di continuità. Modello elementare di generazione e ricombinazione. Iniezione in zona neutra e profilo di minoritari, espressione della corrente in polarizzazione diretta. Modello a controllo di carica, transconduttanza e capacità di diffusione. Diodo in inversa. Spessore della zona svuotata e campo elettrico. Capacità di giunzione e relazione non-lineare. Il breakdown, descrizione qualitativa: Effetto tunnel e della moltiplicazione a valanga

Il transistore MOSFET: La struttura MOS. Banda piatta, svuotamento, inversione. La tensione di soglia. La capacità della struttura MOS. L'effetto body. Il transistore MOS canale n. Modello a controllo di carica. Il pinch-off e la saturazione. Relazione in zona ohmica ed in saturazione. Il MOSFET sotto-soglia. Modulazione di canale, conduttanza di uscita e guadagno di tensione.  Saturazione di velocità e capacità di corrente limite del MOSFET. Frequenza di taglio del MOSFET


Prerequisiti

Non esiste alcun prerequisito formale. Tuttavia, per seguire utilmente il corso, gli studenti sono tenuti a conoscere fondamenti di chimica (tavola periodica, configurazioni elettroniche degli elementi, legami chimici) e di fisica (dinamica, termodinamica, elettrostatica).


Modalità di valutazione

La valutazione si basa su un esame finale consistente in una prova scritta di tre ore, dedicata alla soluzione di due problemi numerici. Per migliorare la valutazione, gli studenti che superano la prova scritta possono sostenere un esame orale, che consiste nella discussione di due argomenti scelti da un elenco reso disponibile su BeeP. La prova orale comporta un adeguamento (da -2/30 a +2/30) del risultato dell'esame scritto, portando al voto finale.

Prova

Descrizione

Descrittori di Dublino

Prova scritta

·  Soluzione di problemi numerici (ad es: analisi dell'elettrostatica di una giunzione p-n in polarizzazione inversa, determinazione dello spessore della zona svuotata, del campo elettrico massimo e della tensione di breakdown).

·  Esercizi incentrati su aspetti di dimensionamento (ad es: determinazione della tensione di banda piatta e della tensione di soglia di un sistema MOS).

1,2

Prova orale

·  Domande teoriche sugli argomenti svolti a lezione.

1,2

 


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaG. Giustolisi, G. Palumbo, Introduzione ai dispositivi elettronici, Editore: Franco Angeli, Anno edizione: 2005, ISBN: 88-464-6948-8

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
30:00
45:00
Esercitazione
20:00
30:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 50:00 75:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
26/01/2020