ITALIANO

1) Struttura cristallina dei solidi
2) Semiconduttori intrinseci ed estrinseci
3) Fenomeni di trasporto nei semiconduttori e processi di generazione e ricombinazione
4) Giunzione pn
5) Transistor Bipolare a Giunzione (BJT)
6) Amplificatore Operazionale
7) il diodo come elemento circuitale
8) Circuiti amplificatori a singolo stadio con BJT
9) Rivelatori di particelle
10) Camere di ionizzazione

Donald A. Neamen, “Semiconductor Physics and Devices” Ed. Mc. Graw Hill
S. M. Sze, “Physics of Semiconductor Devices” Ed. John Wiley & Sons
Microelectronics Circuits, Sedra and Smith ed. Oxford University Press.
Dispense

Il corso mira a sviluppare le competenze nel campo dell'elettronica e dei sistemi di rivelazione di onde e particelle. Sono previste esercitazioni di laboratorio sia per il montaggio e la caratterizzazione di circuiti elettronici per l'elaborazione di un segnale elettronico che nell'utilizzo di apparati sperimentali oer la rivelazione di particelle. Una considerevole attenzione è redazione e discussione di relazioni scritte e presentazioni multimediali e alla capacità di lavoro di gruppo.

Prerequisiti per seguire il corso con profitto sono:
- una buona conoscenza dell'elettromagnetismo e dell'ottica
- conoscenze di base di metodi statistici per l'analisi dati

Lezioni frontali: 48 ore Laboratorio: 75 ore
La frequenza del corso è obbligatoria. Gli esperimenti relativi sui rivelatori deve essere documentato da relazioni scritte

La valutazione si basa su un esame orale e le relazioni di laboratorio. L'esame orale consiste in una discussione di una relazione relativa ad un esperimento e un colloquio di circa 60 minuti che potrà riguardare tutti gli argomenti trattati a lezione.

Struttura cristallina dei solidi Semiconduttori: Cenni sui reticoli cristallini; strutture reticolari per elementi del IV gruppo; Difetti e impurità nei solidi; Difetti puntuali; dislocazioni di linea
Bande di energia nei cristalli: Equazione di Schrodinger in un potenziale periodico; approccio qualitativo alla formazione delle bande di energia; Diagramma a bande del silicio e dell’arsenuro di gallio;

Conduzione elettrica nei solidi: Elettroni in banda di conduzione, concetto di lacuna; diagramma a bande per isolanti, metalli e semiconduttori;
Semiconduttori all’equilibrio termico: Densità degli stati, statistica di Fermi-Dirac e Maxwell-Boltzmann ; Distribuzione di elettroni e lacune all’equilibrio termico; concentrazione di elettroni in banda di conduzione e lacune in banda di valenza;

Semiconduttori estrinseci all’equilibrio termico: Legge di azione di massa; Drogaggio; concentrazione di portatori maggioritari e minoritari nei semiconduttori estrinseci.

Fenomeni di trasporto dei portatori di carica nei semiconduttori: Corrente di drift; mobilità dei portatori e sua dipendenza dalla temperatura;Conducibilità e resistività nei semiconduttori; Equazione di Fick e corrente di diffusione;

Processi di generazione e ricombinazione nei semiconduttori fuori dall’equilibrio termico:
Fenomeni di generazione e ricombinazione elettrone-lacuna; Equazione di continuità;

Giunzione pn: Campo elettrico nella giunzione; regione di svuotamento o regione di carica spaziale; Diagramma a bande della giunzione pn; Potenziale di built-in;
Polarizzazione della giunzione pn; Concentrazione dei portatori in una giunione polarizzata direttamente; Equazione della corrente; Caratteristica voltamperometrica in polarizzazione diretta; Diagramma a bande e concentrazione dei portatori minoritari in una giunzione pn polarizzata inversamente; Corrente in una giunzione pn polarizzata inversamente; Caratteristica I-V della giunzione; Definizione della tensione di soglia; dipendenza dalla temperatura della curva I-V; Modelli circuitali della giunzione pn;

Transistor Bipolare a Giunzione (BJT): Introduzione e simbolo circuitale; Analisi del transistor a circuito aperto;Regioni di funzionamento; correnti in un transistor polarizzato in regione attiva;Guadagno di corrente ad emettitore comune; Analisi dei regimi di funzionamento del BJT in configurazione a base comune: regione attiva, saturazione e interdizione;

Introduzione all’elettronica: Spettro in frequenza di segnali elettrici. Amplificatori unidirezionali. Amplificatori di corrente. Amplificatori di tensione e di corrente ideali. diagramma di Bode, Circuiti RC come filtri in frequenza.

Diodi come elemento circuitale: Analisi dei circuiti con il diodo; Modello del diodo per piccoli segnali e sue applicazioni; Circuiti raddrizzatori; Circuiti limitatori; Cenni sul funzionamento del diodo in regione di breakdown: diodi zener.

Transistor bipolare a giunzione (BJT): Analisi in continua di circuiti con BJT; il BJT come Modelli per piccoli segnali; circuiti di polarizzazione del BJT; Configurazione dell’amplificatore a BJT; Saturazione e interdizione del BJT; Caratteristiche degli amplificatori a BJT a singolo stadio.

Amplificatori Operazionali (OP AMP): I terminali dell’OP AMP; l’amplificatore operazionale ideale. Configurazione invertente e sue applicazioni; Configurazione non-invertente; Amplificatore differenziale; Caratteristiche reali dell’amplificatore operazionale; Effetti dei valori finiti del guadagno ad anello e della larghezza di banda.

Italian