ELETTRONICA DEI DISPOSITIVI A STATO SOLIDO
(obiettivi)
IL CORSO SI PROPONE DI ILLUSTRARE IL FUNZIONAMENTO DEI PRINCIPALI DISPOSITIVI A SEMICONDUTTORE BASATI SU OMO E ETEROGIUNZIONE; IL LORO COLLEGAMENTO VERSO IL MONDO ESTERNO, LA FORMAZIONE DI CONTATTI OHMICI OPPURE RADDRIZZANTI UTILIZZATI IN MICRO E NANOELETTRONICA. VERRANNO STUDIATE LE CARATTERISTICHE A BASSA E ALTA FREQUENZA E I MODELLI MATEMATICI DEI MESFET, MOSFET, BJT, HBT, E QUELLI PIÙ AVANZATI CHE UTILIZZANO STRUTTURE QUANTISTICHE CHE PRODUCONO CONFINAMENTO DEI PORTATORI DI CARICA COME GLI HEMT E PHEMT, I MODFET BASATI SU GAAS/ALGAAS E GAN/ALGAN. VERRANNO ANCHE STUDIATI I DISPOSITIVI DI BASE PER LE APPLICAZIONI A MICROONDE COME I DIODI A TEMPO DI TRANSITO, I DISPOSITIVI A TUNNELING RISONANTE, ECC.
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Codice
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20801926 |
Lingua
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ITA |
Tipo di attestato
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Attestato di profitto |
Crediti
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9
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Settore scientifico disciplinare
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ING-INF/01
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Ore Aula
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100
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Attività formativa
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Attività formative caratterizzanti
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Canale Unico
Docente
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CONTE GENNARO
(programma)
1. RICHIAMI DI FISICA DEI SEMICONDUTTORI. MATERIALI PER L’ELETTRONICA. STRUTTURA A BANDE E PROPRIETÀ GENERALI. SEMICONDUTTORI IV, III-V E II-VI. LEGHE. SEMICONDUTTORI AMORFI E POLICRISTALLINI. PORTATORI INTRINSECI. CONDUCIBILITÀ. DROGAGGIO. MOBILITÀ E FATTORI CHE LA INFLUENZANO. FENOMENI DI NON-EQUILIBRIO. TRASCINAMENTO O DERIVA DEI PORTATORI DI CARICA. L’EQUAZIONE DI FICK: DIFFUSIONE. RICOMBINAZIONE E GENERAZIONE BANDA-BANDA TERMICA. TEORIA SRH AD UN LIVELLO TRAPPOLA. 2. MODELLI PER L’ANALISI DEI DISPOSITIVI A SEMICONDUTTORE. L’EQUAZIONE DI CONTINUITÀ DI ELETTRONI E LACUNE. CONDIZIONI AL CONTORNO. EQUAZIONE DI POISSON. LA RELAZIONE DI EINSTEIN. QUASI-LIVELLI DI FERMI. MODELLO MATEMATICO DI UN DISPOSITIVO. APPLICAZIONE: DECADIMENTO DI CONCENTRAZIONI IN ECCESSO DI PORTATORI. FOTOCONDUCIBILITÀ TRANSIENTE. 3. GIUNZIONI DI SEMICONDUTTORI. OMOGIUNZIONI. LA GIUNZIONE PN. CARATTERISTICHE STATICHE. POLARIZZAZIONE DIRETTA E INVERSA. PROFILO DEI PORTATORI IN ECCESSO. CORRENTI DI DRIFT E DIFFUSIONE. IL DIODO IDEALE DI SHOCKLEY. ELETTROSTATICA DELLA GIUNZIONE P+-N. POTENZIALE E CAMPO ELETTRICO. CARATTERISTICHE DINAMICHE. CAPACITÀ DI DIFFUSIONE E DI TRANSIZIONE. UN MODELLO MATEMATICO PER IL DIODO. FATTORE DI QUALITÀ. COEFFICIENTE DI TEMPERATURA. MODELLO IN PSPICE. DIODO TUNNEL. EFFETTO ZENER. VALANGA DI PORTATORI. ETEROGIUNZIONI: LA GIUNZIONE GE-GAAS. ALLINEAMENTO DELLE BANDE. TEORIA DI ANDERSON. GIUNZIONI ISOTIPO. GIUNZIONI ANISOTIPO. BANDGAP ENGINEERING. 4. CONTATTO METALLO-SEMICONDUTTORE. LA BARRIERA METALLO-SEMICONDUTTORE. IL DIODO SCHOTTKY. FUNZIONE LAVORO E AFFINITÀ ELETTRONICA. CARATTERISTICA I-V IDEALE. CONTATTO OHMICO. CARICA DI SUPERFICIE E LUNGHEZZA DI DEBYE . ELETTROSTATICA DELLA GIUNZIONE M-S. TRASPORTO NELLA SCR. CORRENTE TERMOIONICA. CORRENTE DI DRIFT-DIFFUSIONE. ABBASSAMENTO DELLA BARRIERA PER EFFETTO SCHOTTKY. CARICA NELLA SCR: VALUTAZIONE DI ND E VBI. DROGAGGIO NON UNIFORME. GIUNZIONE METALLO-N+-N 5. MECCANSMI DI TRASPORTO DI CARICA NEI SEMICONDUTTORI E NEGLI ISOLANTI. DIFETTI LOCALIZZATI NELLA GAP. MATERIALI AMORFI. EFFETTO FRENKEL-POOLE. EFFETTO POOLE. LEGGE DI CHILD-LANGMUIR. CORRENTI LIMITATE DA CARICA SPAZIALE. CORRENTI DI FOWLER-NORDHEIM. IMPEDANCE SPECTROSCOPY. ESEMPI APPLICATIVI: CARATTERIZZAZIONE DI OSSIDI SOTTILI; POLICRISTALLI LUMINESCENTI; NANANOTUBI DI CARBONIO; NANOFILI DI SILICIO. 6. DISPOSITIVI BIPOLARI BJT E HBT. IL TRANSISTORE PROTOTIPO. TRANSISTORI PER IC. DISPOSITIVI PER COMMUTAZIONE E AMPLIFICAZIONE. TECNOLOGIA. TRANSISTORE SCHOTTKY. DISPOSITIVI VERTICALI E LATERALI. BJT PNP. IL BJT COME INTERRUTTORE E AMPLIFICATORE. REGIONI DI OPERAZIONE. GUADAGNO DI CORRENTE. NUMERO DI GUMMEL. EFFETTO EARLY. EFFETTO KIRK. MODELLO PER PICCOLI E GRANDI SEGNALI. MODELLO A CONTROLLO DI CARICA. EQUIVALENZA TRA MODELLI. POLARIZZAZIONE. DINAMICA. CARATTERISTICHE DI INGRESSO E USCITA. MODELLO IN PSPICE. IL TRANSISTORE IDEALE. HBT-NPN A ETEROGIUNZIONE. MODELLO TERMOIONICO-DIFFUSIVO. CORRENTI TERMOIONICHE IN ECCESSO. CORRENTI DI DIFFUSIONE. 7. DISPOSITIVI UNIPOLARI: JFET E MESFET RESISTENZA DEL CANALE. CARATTERISTICA DI INGRESSO: IDS VGS. LA CORRENTE DI DRAIN, IDS. CARATTERISTICA: IDS VDS. TRANSCONDUTTANZA, GM. CONDUTTANZA DI CANALE, GD. IL JFET COME AMPLIFICATORE DI SEGNALE. COMPORTAMENTO DINAMICO. MODELLO DI PICCOLO SEGNALE. COMPORTAMENTO IN FREQUENZA E FT. 8. STRUTTURE METALLO-OSSIDO-SEMICONDUTTORE IL DIODO MIS. CAPACITÀ DEL SISTEMA MOS. ANALISI ALL’EQUILIBRIO TERMICO. STATI DI INTERFACCIA. CARICA NELL’OSSIDO. ELETTRONICA DEL MOS. CAPACITÀ DEL DIODO. RISPOSTA IN FREQUENZA. DISPOSITIVI MOSFET AD ARRICCHIMENTO E A SVUOTAMENTO. TENSIONE DI SOGLIA. CARICA NEL SEMICONDUTTORE. MODELLO A CONTROLLO DI CARICA. PARAMETRI CARATTERISTICI. FENOMENI DI MODULAZIONE DEL CANALE. MOSFET CON GATE FLOTTANTE. FAMOS. CMOS. LATCH-UP. COR
(testi)
S.M. SZE, K. K. NG - PHYSICS OF SEMICONDUCTOR DEVICES, 3RD ED., WILEY
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Date di inizio e termine delle attività didattiche
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Dal al |
Modalità di frequenza
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Non obbligatoria
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