65777 - TECNOLOGIE ELETTRONICHE PER L'INFORMAZIONE E L'ENERGIA LM

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente comprende il principio di funzionamento dei principali dispositivi a semiconduttore per la realizzazione di circuiti integrati digitali ed analogici, per la conversione energetica, per applicazioni di potenza e di monitoraggio ambientale. E' in grado di analizzare le implicazioni delle opzioni tecnologiche sulle prestazioni dei dispositivi. Conosce le tecniche di fabbricazione dei circuiti integrati ad elevatissima scala di integrazione e le problematiche connesse con l'esigenza di un continuo sviluppo tecnologico.

Contenuti

Meccanica quantistica e modelli semiclassici di trasporto: dualismo onda-particella.

Equazione di Schroedinger; quantizzazione energetica; relazione di dispersione in un cristallo; semiconduttori a bandgap diretto ed indiretto.

Approssimazione di massa efficace. Tunneling quanto-meccanico.

Elettroni e lacune nei semiconduttori. Semiconduttori all'equilibrio. Trasporto di carica nei semiconduttori. Modello di trasporto drift-diffusion.

Giunzione P-N - Diodi. Giunzione PN all'equilibrio. Giunzione PN fuori equilibrio. Calcolo della corrente ai morsetti. Principali effetti di non idealità. Effetti reattivi del diodo.

Transistore bipolare BJT. Efficienza di emettitore e trasporto in base.

Condensatore MOS. Analisi qualitativa e quantitativa. Calcolo della soglia e delle capacità.

Transistore MOS. Modello di canale graduale. Funzionamento sottosoglia. Principali effetti di non idealità. MOS avanzati. Scaling. Effetti di canale corto.

Celle fotovoltaiche.

Transistori MOS di potenza.

Dispositivi di potenza IGBT.

Dispositivi di potenza in Nitruro di Gallio e Carburo di Silicio.

Tecnologia di fabbricazione dei circuiti integrati.

Evoluzione della tecnologia microelettronica: caratteristiche di base della tecnologia microelettronica.

Evoluzione della tecnologia CMOS

Tecnologia SOI

Dispositivi FinFET e Tri-gate

Semiconduttori organici

Transistori a semiconduttori organici.

Diodi LED organici.

Celle fotovoltaiche in materiale organico

Testi/Bibliografia

Dispositivi per la microelettronica
G. Ghione, Mc GrawHill Italia, 1998.

Fundamentals of MODERN VLSI DEVICES
Yuan Taur, Tak H. Ning
Cambridge University Press
ISBN 0 521 55959 6

J. D. Plummer, M. D. Deal, P. B. Griffin, "Silicon VLSI Technology - Fundamentals, Practice and Modeling", Prentice Hall, 2000

Richard S. Muller, Theodore I. Kamins, “Device Electronics for Integrated Circuits, 3rd Edition”, ISBN: 978-0-471-59398-0

Metodi didattici

Lezioni in aula alla lavagna con il supporto di slide.

esercitazioni in laboratorio: caratterizzazione sperimentale esimulazione numerica di condensatori e transistori MOS, celle fotovoltaiche.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento è effettuata mediante una prova orale, e consiste in una serie di domande volte ad accertare la conoscenza degli aspetti tecnologici e concettuali presentati a lezione.

Il raggiungimento da parte dello studente di una visione organica dei temi affrontati a lezione congiunta alla loro utilizzazione critica, la dimostrazione del possesso di una padronanza espressiva e di linguaggio specifico saranno valutati con voti di eccellenza. La conoscenza per lo più meccanica e/o mnemonica della materia, capacità di sintesi e di analisi non articolate e/o un linguaggio corretto ma non sempre appropriato porteranno a valutazioni discrete; lacune formative e/o linguaggio inappropriato – seppur in un contesto di conoscenze minimali del materiale d'esame - condurranno a voti che non supereranno la sufficienza. Lacune formative, linguaggio inappropriato, mancanza di orientamento all'interno dei materiali bibliografici offerti durante il corso non potranno che essere valutati negativamente.

Strumenti a supporto della didattica

Slides Dispositivi Elettronici pubblicate su AMS Campus

Programmi di simulazione numerica di dispositivi elettronici.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Claudio Fiegna

Consulta il sito web di Andrea Natale Tallarico