Obiettivi

Comprensione del funzionamento dei dispositivi elettronici impiegati sulle macchine attuali e degli sviluppi futuri del campo. Capacità di realizzare semplici circuiti.

Programma

MODELLO ATOMICO. Atomo di idrogeno, principio di esclusione di Pauli, Livelli di energia, buche ed effetto tunnel, distribuzione di Fermi-Dirac, Livelli di Fermi.
FISICA DEI MATERIALI SEMICONDUTTORI. Conduttori, semiconduttori, isolanti. Cenni sulla meccanica quantistica. Livello di fermi nei metalli. Densità degli stati disponibili. Teoria delle bande nei solidi. Concetto di lacuna. Massa efficace. Esempi di bande nei semiconduttori (gr. IV e gr III-V). Semiconduttori intrinseci ed estrinseci. Livello di Fermi nei semiconduttori. Fenomeni di trasporto nei materiali semiconduttori. Equazione generale della diffusione.
GIUNZIONE P-N. Equilibrio termodinamico, regione di svuotamento. Caratteristica i-v, funzionamento come un diodo, modello lineare del diodo, tempi di transizione. Diodi zener e tunnel.
TRANSISTORE BIPOLARE. Effetto transistore e regioni di funzionamento. Guadagno di corrente, fattore di trasporto ed efficienza di emettitore. Il modello di Ebers-Moll. Caratteristiche statiche I-V. Effetto Early. Effetti della polarizzazione di emettitore. Resistenza di base. Modelli e circuiti equivalenti principali.
ELEMENTI DI ELETTRONICA DIGITALE. Implementazione delle operazioni logiche. Famiglie logiche
DISPOSITIVI OPTOELETTRONICI. Transizioni radiative e assorbimento ottico. Diodi emettitori di luce: LED, Laser a semiconduttore. Fotorivelatori, celle solari. Trasduttori. Sensori.
DISPOSITIVI QUANTISTICI PER IL QUANTUM COMPUTING E DISPOSITIVI PER LA NANOELETTRONICA. Dispositivi quantistici (memorie e quantum computing). Nanotubi di carbonio: Proprietà generali. Proprietà elettriche. FET su nanotubi di carbonio. Prestazioni dei dispositivi nanometrici.
CENNI SUI DISPOSITIVI PER LA BIOELETTRONICA.
Laboratorio:
- Simulazione di circuiti elettrici e dispositivi logici.
- Esperienze con componentistica discreta analogica e digitale.
- Realizzazione di semplici circuiti logici.

Modalità di valutazione

Consultare il docente.

Testi consigliati

G. Giustolisi, G. Palumbo: Introduzione ai dispositivi elettronici – Franco Angeli
J. Millman, A. Grabel: Microelettronica – McGraw-Hill
Libri di consultazione:
H. Taub, D. Schilling: Elettronica integrata digitale – Jackson Libri
S.M. Sze, Dispositivi a semiconduttore – Hoepli
Materiale integrativo.

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