STORIA
ELEMENTI DI RIFERIMENTO
MISURAZIONI IN SOCIOLOGIA
TEORIA RAPPRESENTAZIONALE
SCALE
INDISTINGUIBILITÀ, TRASFORMAZIONI E SCALE
MASSA
LUNGHEZZA
TEMPO
TEMPERATURA TERMODINAMICA
CORRENTE E CAMPIONI CAMPIONATI
CAMPIONI CALCOLABILI
PROSPETTIVE METROLOGICHE
INCERTEZZA DI MISURA
METROLOGIA LEGALE

DISPENSE A CURA DEL DOCENTE

STORIA
ELEMENTI DI RIFERIMENTO
MISURAZIONI IN SOCIOLOGIA
TEORIA RAPPRESENTAZIONALE
SCALE
INDISTINGUIBILITÀ, TRASFORMAZIONI E SCALE
MASSA
LUNGHEZZA
TEMPO
TEMPERATURA TERMODINAMICA
CORRENTE E CAMPIONI CAMPIONATI
CAMPIONI CALCOLABILI
PROSPETTIVE METROLOGICHE
INCERTEZZA DI MISURA
METROLOGIA LEGALE

DISPENSE A CURA DEL DOCENTE

PERICOLOSITÀ DELLA CORRENTE ELETTRICA E ASPETTI FISIOLOGICI. RESISTENZA ELETTRICA DEL CORPO UMANO. IMPIANTI DI TERRA. LA RESISTENZA DI TERRA, I POTENZIALI DEL TERRENO, LA TENSIONE TOTALE DI TERRA, LA TENSIONE DI PASSO E LA TENSIONE DI CONTATTO. STATO DEL NEUTRO. SISTEMI TT, TN-C, TN-S, IT. CONTATTI DIRETTI ED INDIRETTI E RELATIVE PROTEZIONI. CLASSI E INDICI DI PROTEZIONE. INTERRUTTORE DIFFERENZIALE. PROTEZIONE CONTRO I CONTATTI INDIRETTI SENZA INTERRUZIONE AUTOMATICA DEL CIRCUITO: IMPIEGO DI APPARECCHI DI CLASSE II. PROTEZIONE PER SEPARAZIONE ELETTRICA. PROTEZIONE PER MEZZO DI LOCALI NON CONDUTTORI. ALTRI SISTEMI DI PROTEZIONE. BASSISSIMA TENSIONE DI SICUREZZA (SELV). BASSISSIMA TENSIONE DI PROTEZIONE (PELV). APPARECCHI DI CLASSE III. BASSISSIMA TENSIONE FUNZIONALE (FELV). ELETTRICITÀ STATICA. MISURA DELLA RESISTENZA DEL TERRENO, MISURA DELL’ANELLO DI GUASTO, MISURA DELLE TENSIONI DI PASSO E CONTATTO, PROVA DEGLI INTERRUTTORI DIFFERENZIALI, VERIFICA DEL COLLEGAMENTO DELLE MASSE ALL’IMPIANTO DI TERRA, MISURA DELLA RESISTENZA DI ISOLAMENTO VERSO TERRA. IMPIANTI ELETTRICI NEI LOCALI AD USO MEDICO. SORGENTI AUSILIARIE DI ENERGIA ELETTRICA. INQUINAMENTO ELETTROMAGNETICO E METODOLOGIE DI SCHERMAGGIO DAI CAMPI ELETTROMAGNETICI.

Vito Carrescia- Fondamenti di Sicurezza Elettrica- edizioni tne

Fondamenti della radiazione elettromagnetica e parametri di un’antenna. Radiazione da dipolo corto. Radiazione da un loop di corrente. Radiazione da una distribuzione arbitraria di corrente. Dipolo a lambda mezzi. Impedenza d’antenna. Antenna a dipolo ripiegato, a dipolo corto e a monopolo. Antenne riceventi. Teorema di reciprocità ed area efficace. Disadattamento di polarizzazione. Formula di trasmissione di Friis. Rumore nei sistemi di comunicazione. Temperatura di rumore di antenna.

Introduzione agli array. Array monodimensionali, broad-side, end-fire. Array bidimensionali. Reti di alimentazione. Array parassiti. Antenne in ricezione: teorema di reciprocità ed area efficace, formula di trasmissione di Friis. Temperatura di rumore di antenna. Progettazione degli array. Metodo di Chebyshev, arrays binomiali, array polinomiali. Reti di alimentazione. Matrici di Butler. Arrays parassiti. Arrays log-periodici.

Antenne ad apertura: analisi e progettazione. Radiazione da una apertura piana. Metodo della trasformata di Fourier. Radiazione da apertura rettangolare e circolare. Principio di equivalenza. Applicazione del principio di equivalenza alla radiazione da apertura. Antenne a tromba. Radiazione da guida d'onda rettangolare e circolare. Ottica geometrica. Lenti a microonde. Antenne a paraboloide: efficienza, direttività, cross-polarizzazione. Metodo delle correnti indotte. Feed con bassa cross-polarizzazione. Sistemi a doppio riflettore. Radiazione da fenditura. Sintesi di allineamenti di fenditure. Antenne planari a microstriscia.

Diffusione della radiazione in ambiente elettromagnetico complesso e casi canonici. Scattering di un’onda piana da un cilindro conduttore, polarizzazione E ed H. Cilindro dielettrico.
Propagazione tra punti fissi. Diffrazione da ostacoli a lama di coltello. Relazioni costitutive in un mezzo ionizzato. Propagazione nel plasma ionosferico.

Le esercitazioni sono parte integrante del programma d’esame.

A. Paraboni, M. D’Amico, “Radiopropagazione” Mc Graw-Hill Libri Italia.
A. Paraboni, "Antenne", Mc Graw-Hill Libri Italia.
C. Balanis, "Antenna theory, analysis and design", 3rd edition, Wiley,
Robert E. Collin, "Antennas and Radiowave propagation", McGraw-Hill Book Company.

1. 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/deriva dei portatori di carica. L’equazione di Fick: diffusione. Ricombinazione e generazione. Banda-banda termica. Teoria SHR a un livello trappola.
- 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 semiconduttore.
- Teorema di Ramo. Fotoconducibilità. Fotoresistenze. Guadagno fotoconduttivo.

2. Dispositivi Bipolari. 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 transizione. Un modello matematico per il diodo. Fattore di qualità. Coefficiente di temperatura. Il transistore prototipo. Transistori per IC. Dispositivi per commutazione e amplificazione. Transistore Schottky. Dispositivi verticali e laterali. BJT pnp. Il BJT come interruttore e amplificatore. Guadagno di corrente. Numero di Gummel. Effetto Early. Effetto Kirk. Modello per piccoli. La giunzione pn alla luce. Il fotodiodo pin. APD-Avalanche Photodiode. Risposta spettrale. Elettroluminescenza. Drogaggio. Transizioni radiative e non-radiative. Tempo di vita dei minoritari. Efficienza di luminescenza. Efficienza di estrazione. Architetture dei dispositivi. LED per IR, Vis e UV. Eterogiunzioni: la giunzione Ge-GaAs. Allineamento delle bande. Teoria di Anderson. Giunzioni anisotipo. Il transistore ideale. HBT-Npn a eterogiunzione. Modello termoionico-Diffusivo. Correnti termoioniche in eccesso. Correnti di diffusione.

3. Dispositivi Unipolari. 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. Carica nella SCR: valutazione di Nd e Fbi. Drogaggio non uniforme. Giunzione metallo-n+-n. JFET e MESFET. Resistenza del canale. Caratteristica di ingresso: iDS à VGS. La corrente di drain, iDS. Transcaratteristica: iDS à VDS. Transconduttanza, gm. Conduttanza di canale, gd. Il JFET come amplificatore di segnale. Comportamento dinamico. Modello di piccolo segnale. Comportamento in frequenza e fT. Strutture Metallo-Ossido-Semiconduttore. Il diodo MIS. Capacità del sistema MOS. Analisi all’equilibrio termico. Stati di interfaccia. Carica nell’ossido. Elettronica del MOS. MOSFET: modello a controllo di carica. NMOS, PMOS e CMOS. Dispositivi a svuotamento e arricchimento. Correnti sottosoglia. Effetti geometrici. Leggi di scala.

Elementi di Tecnologie micro/nanoelettroniche.
Crescita e purificazione del Silicio. Drogaggio per Diffusione. Impiantazione Ionica. Evaporazione dei metalli, Fotolitografia, Reactive Ion Etching. Ossidazione del Silicio. Epitassia. Tecnologia BJT, NMOS e CMOS.

D.A. Neamen - Semiconductor Physics and Devices, 3rd Ed., McGraw-Hill, 2003.
R.S Muller, T.I. Kamins - Device Electronics for Integrated Circuits, 3rd Ed., John Wiley, 2009

1 Fondamenti e complementi.
Resistenza nulla, correnti persistenti. Persistent Current Switch. Effetto Meissner. Superconduttori di tipo I e II. Campi critici. Quantizzazione del flussoide. Equazioni dei London.

2 Materiali superconduttori.
Elementi. Leghe, composti binari. Cuprati. Altri superconduttori.

3 Cenni alla teoria microscopica.
Coppie di Cooper: discussione qualitativa. Lunghezza di coerenza BCS. Stato fondamentale BCS. Quasiparticelle. Effetti a temperatura non nulla. Evidenze sperimentali: effetto isotopico; assorbimento di radiazione elettromagnetica: la gap. Corrente di depairing.

4 Effetto Josephson.
Effetto Josephson (derivazione di Feynmann). Modello RCSJ. Effetto Josephson ac. Shapiro steps. Standard di tensione. SQUID; Effetto del campo magnetico, corrente critica e interferenza quantistica. Caso di schermaggio debole. Applicazioni.

5 Proprietà di trasporto.
Modello a due fluidi. Conducibilità ac. Impedenza superficiale. Applicazioni: linee di ritardo; filtri; cavità acceleratrici.

6 Termodinamica dello stato superconduttivo.
Energia libera di Gibbs. Energia di condensazione. Teoria di Ginzburg-Landau. Lunghezze caratteristiche. Energia superficiale: superconduttori di tipo II.

7 Superconduttori di Tipo II.
Flussoni. Reticolo di Abrikosov. Campi critici inferiore e superiore. Moto flussonico. Pinning. Irreversibilità. Modello di Bean. Flux-flow, flux-creep, TAFF.

8 Argomenti ulteriori
Superconduttori anisotropi. Levitazione magnetica. Applicazioni di potenza, cavi e magneti per la fusione nucleare.

SONO ELENCATI I TESTI DA CUI SONO TRATTI GLI ARGOMENTI. SUL SITO SONO INDICATI I CAPITOLI E PARAGRAFI. LUCIDI E DISPENSE VENGONO DISTRIBUITI DURANTE IL CORSO ATTRAVERSO IL SITO WEB.
SITO WEB (AL MOMENTO DELLA REDAZIONE DI QUESTA NOTA): http://webusers.fis.uniroma3.it/

[BK]
W. Buckel, R. Kleiner, "Superconductivity - Fundamentals and Applications", Wiley

[EH]
C. Enss, S. Hunklinger, "Low-Temperature Physics", Springer

[FS]
K. Fossheim, A. Sudbø, "Superconductivity - Physics and applications", John Wiley and Sons, Ltd.

[IW]
Iwasa, "Case Studies in Superconducting Magnets", 2nd Edition, Springer

[OD]
T.P. Orlando, K.A. Delin, "Foundations of Applied Superconductivity", Addison Wesley
si vedano anche le slide del corso "Applied Superconductivity" del MIT (Open CourseWare)

[OPe]
F. J. Owens, Ch. P. Poole, Jr., "Electromagnetic Absorption in the Copper Oxide Superconductors", Springer

Generalità, consumi, riserve e previsioni: Caratteri di interdisciplinarietà dei problemi energetici. Definizione delle grandezze e degli indici energetici. Consumi, riserve e previsioni: il panorama energetico mondiale, la situazione energetica italiana.
Sviluppo sostenibile
Le conferenze internazionali in materia di clima e ambiente: il Protocollo di Kyoto, il post-Kyoto, COP 21. Le direttive comunitarie in materia di energia, ambiente e clima. Lo sviluppo sostenibile: definizione, strumenti e metodi. La carta di Aalborg, i processi di Agenda 21, il patto dei Sindaci.
L’inquinamento ambientale
Impatto ambientale dei sistemi energetici, produttivi e delle infrastrutture di trasporto. Inquinamento atmosferico: sorgenti, inquinanti, legislazione, tecniche per il controllo delle emissioni. L’inquinamento globale: piogge acide, ozono, effetto serra. Altre forme di inquinamento: l’inquinamento termico, acustico, elettromagnetico
Valutazioni di impatto ambientale
La valutazione di impatto ambientale: legislazione, procedure, metodologie, contenuti e fasi., Valutazione Ambientale Strategica.
Impronta ambientale
Procedure di valutazione dell’impronta ambientale: Life Cycle Assessment; Life Cycle Social Assessment. Carbon Footprint e Water Footprint.
Protocolli di certificazione ambientale
Sistemi di certificazione ambientale dei processi produttivi: ISO 14000, EMAS, Ecolabel.
Protocolli di sostenibilità ambientale degli edifici: LEED; BREEAM; ITACA.
Protocolli di certificazione di sostenibilità delle Università: Green Metric
La Green Economy
Definizioni, settori di intervento, Manifesto della Green Economy.
Cenni ai meccanismi di incentivazione nel settore della Green Economy. Analisi costi/benefici.
Applicazioni e casi di studio
Esempi di valutazioni di impatto ambientale: processi produttivi dell’industria manifatturiera, dell’industria elettronica, del settore delle costruzioni (edifici e infrastrutture di trasporto); servizi informatici e delle telecomunicazioni. Mitigazione degli impatti. Buone pratiche di sostenibilità.

Tutti i materiali delle lezioni saranno resi disponibili sulla piattaforma Moodle di Ateneo; saranno inoltre consigliati testi di approfondimento.

1. 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/deriva dei portatori di carica. L’equazione di Fick: diffusione. Ricombinazione e generazione. Banda-banda termica. Teoria SHR a un livello trappola.
- 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 semiconduttore.
- Teorema di Ramo. Fotoconducibilità. Fotoresistenze. Guadagno fotoconduttivo.

2. Dispositivi Bipolari. 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 transizione. Un modello matematico per il diodo. Fattore di qualità. Coefficiente di temperatura. Il transistore prototipo. Transistori per IC. Dispositivi per commutazione e amplificazione. Transistore Schottky. Dispositivi verticali e laterali. BJT pnp. Il BJT come interruttore e amplificatore. Guadagno di corrente. Numero di Gummel. Effetto Early. Effetto Kirk. Modello per piccoli. La giunzione pn alla luce. Il fotodiodo pin. APD-Avalanche Photodiode. Risposta spettrale. Elettroluminescenza. Drogaggio. Transizioni radiative e non-radiative. Tempo di vita dei minoritari. Efficienza di luminescenza. Efficienza di estrazione. Architetture dei dispositivi. LED per IR, Vis e UV. Eterogiunzioni: la giunzione Ge-GaAs. Allineamento delle bande. Teoria di Anderson. Giunzioni anisotipo. Il transistore ideale. HBT-Npn a eterogiunzione. Modello termoionico-Diffusivo. Correnti termoioniche in eccesso. Correnti di diffusione.

3. Dispositivi Unipolari. 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. Carica nella SCR: valutazione di Nd e Fbi. Drogaggio non uniforme. Giunzione metallo-n+-n. JFET e MESFET. Resistenza del canale. Caratteristica di ingresso: iDS à VGS. La corrente di drain, iDS. Transcaratteristica: iDS à VDS. Transconduttanza, gm. Conduttanza di canale, gd. Il JFET come amplificatore di segnale. Comportamento dinamico. Modello di piccolo segnale. Comportamento in frequenza e fT. Strutture Metallo-Ossido-Semiconduttore. Il diodo MIS. Capacità del sistema MOS. Analisi all’equilibrio termico. Stati di interfaccia. Carica nell’ossido. Elettronica del MOS. MOSFET: modello a controllo di carica. NMOS, PMOS e CMOS. Dispositivi a svuotamento e arricchimento. Correnti sottosoglia. Effetti geometrici. Leggi di scala.

Elementi di Tecnologie micro/nanoelettroniche.
Crescita e purificazione del Silicio. Drogaggio per Diffusione. Impiantazione Ionica. Evaporazione dei metalli, Fotolitografia, Reactive Ion Etching. Ossidazione del Silicio. Epitassia. Tecnologia BJT, NMOS e CMOS.

D.A. Neamen - Semiconductor Physics and Devices, 3rd Ed., McGraw-Hill, 2003.
R.S Muller, T.I. Kamins - Device Electronics for Integrated Circuits, 3rd Ed., John Wiley, 2009

Il corso verterà sui seguenti argomenti:
• Introduzione
• Richiami di Acustica
• Equazione dell'onda piana; onda sferica
• Riflessione e rifrazione dell'onda
• Concetto di impedenza acustica
• Impedenza di radiazione
• Principali applicazioni degli ultrasuoni (misuratore di distanza, sistemi ecografici, microscopio acustico, ecc.)
• Trasduttori piezoelettrici: teoria e tecnologia
• Trasduttori CMUT: teoria di funzionamento
• Trasduttori CMUT: tecnologia
• Caratterizzazione e misure di trasduttori ad ultrasuoni

• Appunti e dispense dalle lezioni
• Kino, “Acoustic waves: devices, imaging and analog signal processing”
• Kinsler, Frey, Coppers, Sanders “Fundamentals of acoustics”
• Morse, Ingard, “Theoretical acoustics”
• Beranek, “Acoustics measurements”
• J. W. Gardner: “Microsensors: Principles and applications”, J. Wiley & Sons.
• Piezoelectric and Acoustic Materials for Transducer Applications, edited by Ahmad Safari, E. Koray Akdogan - ISBN 978-0-387-76538-9 , 2008 Springer Science

Misura e valutazione dei campi elettromagnetici con riferimento all’esposizione umana. Caratteristiche generali dei campi elettromagnetici a bassa e ad alta frequenza e concetti di esposizione. Caratteristiche delle sorgenti. Concetti di dosimetria. Misure. Strumenti di misura.

Normativa CEI 211-6 e 211-7

PARTE 1 - Le Linee di Trasmissione, Adattamento delle linee di trasmissione, Carta di Smith, Reti di adattamento a banda stretta, Teoria delle piccole riflessioni, Reti di adattamento a banda larga, Trasformatore binomiale e di Chebyshev, Rappresentazione a matrici delle reti a microonde, Matrice ABCD, Matrice dellle impedenze e delle ammettenze, Matrice di scattering e relazioni con le altre rappresentazioni matriciali.

PARTE 2 - Matrice di Scattering [S] di una rete a N porte, Proprietà del componente osservando la matrice [S]: Reciprocità, Adattamento, Lossless, Condizione di matrice unitaria per la matrice [S], Analisi di un componente a partire dalla sua matrice di scattering, Analisi di un componente con porte chiuse su un carico diverso dall'impedenza caratteristica, Rappresentazione a Grafo della matrice [S] per l'analisi dei componenti

PARTE 3 - Reti a 3 Porte, Analisi di una rete 3 porte generica,Circolatore a microonde, Definizione della Matrice [S] di un circolatore, Principio di funzionamento di un circolatore, Teoria e Progettazione di un Circolatore, Divisori di Potenza, Definizione della Matrice [S] di un divisore, Proprietà del Componente,Divisore a giunzione, Divisore resisitivo, Divisore di Wilkinson, Analisi modale di un divisore di Wilkinson, Divisori bilanciati e sbilanciati,Divisori a 2 uscite, Divisori ad N uscite,Progettazione di un divisore di potenza

PARTE 4 - Reti a 4 porte, Analisi di una rete 4 porte generica, Accoppiatore Direzionale (AD), Tipi di Accoppiatore direzionale (simmetrico, antisimmetrico, ibrido), Proprietà e parametri di un AD, Waveguide Directional Couplers: Bethe Hole Coupler, Double Bethe Hole Coupler, Multi hole Bethe Coupler, Coupled Lines Directional Couplers, Teoria delle linee accoppiate e progettazione tramite Curve Z0e e Z0o, Accoppiatore direzionale ibrido, Ibrido in quadratura: analisi modale e progettazione, Ibrido a 180°: analisi modale e progettazione

PARTE 5 - Analisi e progettazioni di Filtri a Microonde, reti di adattamento di amplificatori a microonde, Introduzione all'analisi e progettazione di componenti in metamateriale.

David Pozar, Microwave engineering 4th Edition
S.J. Orfanidis, Electromagnetic Waves and Antennas
I Bahl and P. Bhartia, Microwave solid state circuit design

EQUAZIONI DI STATO PER CIRCUITI NON-DENERI E DEGENERI, LINEARI E NON-LINEARI. SOLUZIONE
DELLE EQUAZIONI DI STATO. METODI DI CALCOLO DI AUTOVALORI E AUTOVETTORI E FUNZIONI DI
MATRICI. ANALISI DI CIRCUITI NON LINEARI IN REGIME DINAMICO.METODI NUMERICI PER LA
RISOLUZIONE DELLE EQUAZIONI DIFFERENZIALI E DEI SISTEMI DI EQUAZIONI DIFFERENZIALI (METODI DI
EULERO E DI RUNGE-KUTTA). METODI NUMERICI PER IL CURVE FITTING. TRAIETTORIE NELLO SPAZIO DI
STATO E RITRATTO DELLE FASI (PHASE PORTRAIT): PUNTI DI EQUILIBRIO; PUNTI STABILI, PUNTI
INSTABILI, PUNTI SELLA, CENTRI, FUOCHI STABILI E FUOCHI INSTABILI. FIGURE DI LISSAJOUX. SISTEMI
DEL II ORDINE: GIUNZIONE JOSEPHSON, DIODO TUNNEL. LINEARIZZAZIONE INTORNO AI PUNTI DI
EQUILIBRIO. SISTEMI DINAMICI DI ORDINE SUPERIORE AL SECONDO. BIFORCAZIONI. MAPPA LOGISTICA.
MAPPA DI POINCARÉ. INTRODUZIONE AL CAOS DETERMINISTICO. MODELLO DI LORENZ . ATTRATTORI
CAOTICI. TEMPO D’ORIZZONTE. GEOMETRIA NON EUCLIDEA: INTRODUZIONE AI FRATTALI. DIMENSIONE
FRATTALE.
ESPONENTI DI LYAPUNOV. CIRCUITO EQUIVALENTE DEL MODELLO DI LORENZ. CIRCUITO DI CHUA.
CRITTOGRAFIA ATTRAVERSO L’USO DEL CAOS DETERMINISTICO. CIRCUITI CAOTICI PER LA
CRITTOGRAFIA. CAOS NEI CIRCUITI DELL’ELETTRONICA DI POTENZA. INDUTTORI ISTERETICI. MODELLO
DELL’ISTERESI MAGNETICA DI JILES-ATHERTON E DI PREISACH. FERRORISONANZA. CIRCUITO DI
DEANE.IDENTIFICAZIONE DI MODELLI NON LINEARI.
FONDAMENTI DI TECNICHE DI SOFT-COMPUTING PER L’IDENTIFICAZIONE DEI MODELLI E I PROBLEMI
INVERSI: CENNI SU RETI NEURALI, ALGORITMI EVOLUTIVI E FUZZY-LOGIC.

1. L.O. CHUA, C.A. DESOER, E.S.KUH, LINEAR AND NON-LINEAR CIRCUITS: SOLUTION MANUAL – ED. MC
GRAW HILL
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI ROMA TRE - Via Ostiense, 159 - 00154 ROMA
2. MASAO NAKAGAWA, M. NAKAGAWA, CHAOS AND FRACTALS IN ENGINEERING, WORLD SCIENTIFIC
PUBLISHING COMPANY
3. S. HAYKIN, NEURAL NETWORKS, A COMPREHENSIVE FOUNDATION (2ND ED.),
IEEE PRESS
4. G. MARTINELLI, 'RETI NEURALI E NEUROFUZZY' - ED. EUROMA, 2000 5. ZBIGNIEW
MICHALEWICZ, DAVID B. FOGEL, HOW TO SOLVE IT: MODERN HEURISTICS, SPRINGER - 2004

PRIMA PARTE: STRUMENTI DI CALCOLO• INTRODUZIONE ALL’AMBIENTE MATLAB (OCTAVE)•
RAPPRESENTAZIONE AL CALCOLATORE DEI NUMERI REALI• CONSIDERAZIONI SU MODELLI ED ERRORI NUMERICI
• CALCOLO DEGLI ZERI DI UNA FUNZIONE • APPROSSIMAZIONE DI FUNZIONI E DATI•
DERIVAZIONE NUMERICA• INTEGRAZIONE NUMERICA• RISOLUZIONE DI SISTEMI DI EQUAZIONI LINEARI
(METODI DIRETTI E METODI ITERATIVI) ---- SECONDA PARTE: ALGORITMI E MODELLI DI OTTIMIZZAZIONE •
INTRODUZIONE AI SISTEMI• SISTEMI LINEARI E NON LINEARI• MODELLI ASTRATTI E MODELLI DI
OTTIMIZZAZIONE• MODELLI MATEMATICI E MODELLI DI OTTIMIZZAZIONE MATEMATICA• ALGORITMI DI
OTTIMIZZAZIONE• OTTIMIZZAZIONE MULTIOBIETTIVO• OTTIMIZZAZIONE LINEARE• GEOMETRIA
DELL’OTTIMIZZAZIONE LINEARE• OTTIMIZZAZIONE NON LINEARE• GEOMETRIA DELL’OTTIMIZZAZIONE
NON LINEARE• OTTIMI LOCALI E OTTIMI GLOBALI• PRINCIPALI METODI DI OTTIMIZZAZIONE NON
LINEARE• METODI EURISTICI DI OTTIMIZZAZIONETABU SEARCHSIMULATING ANNEALINGGENETIC
ALGORITHMSBACTERIAL CHEMOTAXIS ALGORITHMPARTICLE SWARM OPTIMIZATIONFLOCK OF
STARLING OPTIMIZATION• APPLICAZIONIOTTIMIZZAZIONE DI DISPOSITIVI A NUCLEO
FERROMAGNETICOOTTIMIZZAZIONE DEI FLUSSI DI POTENZA NELLE RETI ELETTRICHEOTTIMIZZAZIONE
DI FILTRI ANALOGICI

QUARTERONI ALFIO; SALERI FAUSTO - CALCOLO SCIENTIFICO. ESERCIZI E PROBLEMI RISOLTI CON MATLAB E OCTAVE - ED. SPRINGER VERLAG ------ VERCELLIS CARLO - OTTIMIZZAZIONE. TEORIA, METODI, APPLICAZIONI - ED. MCGRAW-HILL COMPANIES

1A Efficienza degli utilizzatori
Trasformatori
Cavi
1B Efficienza degli utilizzatori
Rifasamento
Power Factor Corrector
1C Efficienza degli utilizzatori
Macchine elettriche rotanti
Azionamenti elettrici
2 La qualità dell’energia elettrica in rete
Compensatori statici
Sistemi attivi per ridurre le cause di inquinamento della rete
Sistemi UPS
3 Generazione distribuita
Smart Grid
Impianti idroelettrici, geotermici, biogas e a biomassa
Sistemi di accumulo dell’energia
Accumulatori elettrochimici
Supercondensatori
Elettromagneti superconduttori
Volani
Accumulo di idrogeno
4 Sistemi fotovoltaici
Struttura di una cella fotovoltaica
Algoritmi di Maximum Power Point Tracking (MPPT)
Algoritmi di sincronizzazione alla rete elettrica
Funzionamento stand-alone e normativa CEI 0-21
Sistemi di regolazione e controllo, inverter per il collegamento alla rete
5 Sistemi eolici
Caratteristiche
Aerogeneratori
Algoritmi di Maximum Power Point Tracking (MPPT)
6 Mobile Power Generation

Bibliografia varia reperibile tramite biblioteca o via internet. Nel corso delle lezioni/esercitazioni verranno forniti ausili didattici su supporto informatico.

Criteri generali di progettazione dei convertitori, dimensionamento di condensatori e induttori, valutazione delle perdite e scelta dei dissipatori. Modelli medi e alle piccole variazioni per la regolazione dinamica dei convertitori switching c.c./c.c. Modelli medi in riferimento stazionario ed in riferimento rotante per convertitori trifase. Modelli medi e alle piccole variazioni per la regolazione dinamica dei convertitori switching trifase. Criteri di progettazione di regolatori ad anello chiuso. Strutture di conversione di nuovo impiego: inverter a quattro rami; parallelo di inverter, inverter multilivello.

R.W. Erickson, D. Maksimovic: Fundamentals of Power Electronics, Kluwer Academic Publisher,2000.
S. Buso, P. Mattavelli: Digital Control in Power Electronics, Morgan & Claypool Publishers, 2006
N. Mohan, T.M. Undeland, W.P. Robbins: Power Electronics, Converters, Applications, and Design, John Wiley & Sons

Cap.3-Trasformazioni di intensità e filtraggio spaziale.
Cap.4-Filtraggio nel dominio della frequenza.
Cap.5-Restauro e ricostruzione di immagini.
Cap. 6-Elaborazione di immagini a colori.
Cap.7-Wavelets e analisi multirisoluzionale.
Cap.9-La morfologia applicata alle immagini digitali.
Cap. 10-Segmentazione di immagini.
Il corso comprende esercitazioni con MATLAB
I capitoli sono visionabili in dettaglio sul testo adottato:
Gonzalez-Woods Elaborazione delle immagini digitali- 3a Edizione (in italiano)
Ed. Pearson-Prentice Hall © 2008
o nel testo originale inglese:
Gonzalez-Woods Digital image processing- 3a Ed.
Ed. Pearson-Prentice Hall © 2008

Gonzalez-Woods Elaborazione delle immagini digitali- 3a Ed. (italiano)
Ed. Pearson-Prentice Hall © 2008

Fondamenti della radiazione elettromagnetica e parametri di un’antenna. Radiazione da dipolo corto. Radiazione da un loop di corrente. Radiazione da una distribuzione arbitraria di corrente. Dipolo a lambda mezzi. Impedenza d’antenna. Antenna a dipolo ripiegato, a dipolo corto e a monopolo. Antenne riceventi. Teorema di reciprocità ed area efficace. Disadattamento di polarizzazione. Formula di trasmissione di Friis. Rumore nei sistemi di comunicazione. Temperatura di rumore di antenna.

Introduzione agli array. Array monodimensionali, broad-side, end-fire. Array bidimensionali. Reti di alimentazione. Array parassiti. Antenne in ricezione: teorema di reciprocità ed area efficace, formula di trasmissione di Friis. Temperatura di rumore di antenna. Progettazione degli array. Metodo di Chebyshev, arrays binomiali, array polinomiali. Reti di alimentazione. Matrici di Butler. Arrays parassiti. Arrays log-periodici.

Antenne ad apertura: analisi e progettazione. Radiazione da una apertura piana. Metodo della trasformata di Fourier. Radiazione da apertura rettangolare e circolare. Principio di equivalenza. Applicazione del principio di equivalenza alla radiazione da apertura. Antenne a tromba. Radiazione da guida d'onda rettangolare e circolare. Ottica geometrica. Lenti a microonde. Antenne a paraboloide: efficienza, direttività, cross-polarizzazione. Metodo delle correnti indotte. Feed con bassa cross-polarizzazione. Sistemi a doppio riflettore. Radiazione da fenditura. Sintesi di allineamenti di fenditure. Antenne planari a microstriscia.

Diffusione della radiazione in ambiente elettromagnetico complesso e casi canonici. Scattering di un’onda piana da un cilindro conduttore, polarizzazione E ed H. Cilindro dielettrico.
Propagazione tra punti fissi. Diffrazione da ostacoli a lama di coltello. Relazioni costitutive in un mezzo ionizzato. Propagazione nel plasma ionosferico.

Le esercitazioni sono parte integrante del programma d’esame.

A. Paraboni, M. D’Amico, “Radiopropagazione” Mc Graw-Hill Libri Italia.
A. Paraboni, "Antenne", Mc Graw-Hill Libri Italia.
C. Balanis, "Antenna theory, analysis and design", 3rd edition, Wiley,
Robert E. Collin, "Antennas and Radiowave propagation", McGraw-Hill Book Company.

Teoria ed applicazioni dei Metamateriali
1. Concetti generali sui metamateriali (note storiche; parametri dei metamateriali ed energia del campo elettromagnetico nei mezzi reciproci composti; proprietà di simmetria e caratteristiche tensoriali dei mezzi complessi; forme differenziali e materiali elettromagnetici).
2. Modellizzazione dei Metamateriali (descrizione mediante le equazioni di Maxwell del comportamento dei Metamateriali; il Metodo dei Momenti per i materiali artificiali; il Metodo alle differenze finite nel dominio del tempo e della frequenza per strutture periodiche; l’approssimazione a singolo dipolo per dislocazioni periodiche di nano particelle; regole di miscelazione).
3. Metamateriali nanostrutturati (risonanza della permittività elettrica e della permeabilità magnetica; modello di Lorentz per i dielettrici; modello di Drude per i metalli; modello di Debye per fluidi dielettrici; esempi di geometrie di Metamateriali; dielettrici artificiali, mezzi filari, mezzi artificiali bi-anisotropi).
4. I Progetti europei per i Metamateriali nanostrutturati (MAGNONICS, METACHEM, NANOGOLD, NIM_NIL).
5. Applicazioni basati sulla superifrazione, sul mascheramento. Meta-circuiti e meta-antenne a microonde, ad onde millimetriche ed ai TeraHertz. Applicazioni a frequenze ottiche.
6. Tecniche di fabbricazione dei Metamateriali alle frequenze dei TeraHertz ed alle frequenze ottiche.
7. Progetto di un meta-componente a libera scelta dello studente.

➢ Riferimenti
[1] Weng Cho Chew, Waves and fields in inhomogeneous media, Van Nostrand Reinhold, New York, 1990.
[2] The Handbook of nanotechnology, Nanometer structures, Akhlesh Lakhtakia, Editor, SPIE – The International Society for Optical Engineering, 2004
[3] Akhlesh Lakhtakia, Russel Messier, Sculptured thin films, SPIE – The International Society for Optical Engineering, 2005

RIDUZIONE DELLE DIMENSIONI IN UN TRANSISTOR A EFFETTO DI CAMPO
POSSIBILI SCENARI DI SVILUPPO TECNOLOGICO PER LA RIDUZIONE DELLE DIMENSIONI MINIME DEI MOSFET:
LEGGI DI SCALA A CAMPO E A TENSIONE COSTANTE, LEGGE DI SCALA GENERALE.
MOSFET NANOMETRICI: TRASPORTO BALISTICO,

NANOSTRUTTURE A CONFINAMENTO 2D
ETEROSTRUTTURE A SEMICONDUTTORE: BANDGAP ENGINERING.
ETEROGIUNZIONI ANISOTIPO
BARRIERE DI POTENZIALE
TUNNELING ELETTRONICO ATTRAVERSO UNA BARRIERA DI POTENZIALE
TUNNELING DI UNA DOPPIA BARRIERA E TUNNELING RISONANTE
BUCHE DI POTENZIALE
QUANTIZZAZIONE DEI LIVELLI ENERGETICI E DENSITÀ DEGLI STATI
DISPOSITIVI BASATI SU NANO STRUTTURE 2D
DIODI A TUNNELING RISONANTE (RTD)
CONFINAMENTO SPAZIALE DI CARICA NELLE ETEROGIUNZIONI ISOTIPO
FORMAZIONE DI UN GAS DI PORTATORI 2D
DISPOSITIVI AD ALTA MOBILITÀ ELETTRONICA (HEMT).
HEMT IN SIGE, ALGAAS E ALGAN.
DISPOSITIVI A BUCA QUANTICA
SUPERRETICOLI
NANOMATERIALI 2D
SUPERFICI NANO STRUTTURATE
SILICIO POROSO
GRAFENE
TECNOLOGIE DI REALIZZAZIONE DI NANO STRUTTURE 2D

NANOSTRUTTURE A CONFINAMENTO 1D
NANOWIRE (NANOFILI): QUANTIZZAZIONE DEI LIVELLI ENERGETICI E DENSITÀ DEGLI STATI
NANOMATERIALI 1D
NANOTUBI DI CARBONIO
PROPRIETÀ ELETTRONICHE E OPTOELETTRONICHE DI NANO TUBI DI CARBONIO
DISPOSITIVI BASATI SU NANO TUBI

NANOSTRUTTURE A CONFINAMENTO 0D
QUANTUM DOTS:QUANTIZZAZIONE DEI LIVELLI ENERGETICI E DENSITÀ DEGLI STATI
NANOPARTICELLE
EFFETTO DI COULOMB BLOCKADE
DISPOSITIVI BASATI SU NANO STRUTTURE 0D
TRANSISTOR A SINGOLO ELETTRONE E SUE APPLICAZIONI
TECNOLOGIE DI REALIZZAZIONE DI NANO STRUTTURE 0D

SLIDES DELLE LEZIONI
M. DRAGOMAN, D. DRAGOMAN “NANOELECTRONICS, PRINCIPLE AND DEVICES”, HARTECH HOUSE, 2009.

Introduzione: Cenni storici. Costi e previsioni di mercato. Obiettivi delle ricerche attuali. Sviluppo e sfide del silicio cristallino e delle tecnologie a film sottile. Sistemi a concentrazione. Tecnologie emergenti e future.
Fisica della cella solare: Radiazione solare. Richiami di teoria dei semiconduttori. Assorbimento ottico. Generazione, ricombinazione e trasporto. Caratteristiche I–V. Celle solari a elevata efficienza. Effetti di ricombinazione superficiale. Band gap ed efficienza. Risposta spettrale. Effetti di resistenza parassita. Effetti della temperatura. Celle solari a concentrazione. Limitazioni di efficienza. Criteri di ottimizzazione.
Celle e moduli in silicio cristallino: Il silicio monocristallino. Celle solari in Si monocristalino. Celle multicristalline. Moduli in silicio monocristallino. Proprietà elettriche e ottiche dei moduli. Proprietà dei moduli sul campo.
Celle solari a film sottile in Si: Panoramica delle celle a film sottile. Criteri di progetto. Tendenze future.
Celle solari multigiunzione III-V: Fisica delle celle multigiunzione. Configurazione delle celle. Calcolo delle prestazioni. Considerazioni sui materiali. Celle multigiunzione di ultima generazione.
Celle solari a concentrazione: Tipi di concentratori. Ottica dei concentratori. Analisi e progetto. Concentratori attuali.
Celle solari in silicio amorfo: Struttura elettronica del silicio amorfo idrogenato. Deposizione di silicio amorfo. Celle solari in a-Si. Celle multigiunzione. Celle in a-Si su supporto flessibile.
Celle solari in Cu(InGa)Se2: Proprietà del materiale. Metodi di deposizione. Realizzazione dei dispositivi. Principio di funzionamento. Caratteristiche ottiche ed elettriche.
Caratterizzazione di celle e moduli: Figure di merito. Misura delle caratteristiche I-V. Responsività spettrale. Qualificazione e certificazione dei moduli.
Sistemi fotovoltaici: Introduzione ai sistemi fotovoltaici. Componenti. Sviluppi della tecnologia dei sistemi. Immagazzinamento. Power Conditioning. Energia assorbita e fornita da sistemi fotovoltaici. Considerazioni economiche e ambientali.
Simulazioni con PC1D.
Esercitazioni in laboratorio: caratteristiche I-V, estrazione dei parametri.

M.A. Green "Solar Cells: Operating Principles, Technology, and System Applications" (Prentice-Hall)
J. Nelson "Physics of Solar Cells" Imperial College Press 1st (first) Edition