M. Pieraccini "Fondamenti di Elettronica", 2014, Pearson in alternativa
M. Pieraccini "Microelettronica", 2015, Pearson
Obiettivi Formativi
1) Conoscenze di base sull'elettronica dei dispositivi a semiconduttore.
2) Capacità di esporre logicamente una dimostrazione scientifica su un aspetto dell'elettronica moderna.
3) Capacità di analizzare "carta e penna" semplici circuiti a transistor.
4) Capacità di progettare semplici circuiti a transistor.
5) Capacità di realizzare e testare in laboratorio semplici circuiti elettronici.
6) Capacità di scrivere una relazione tecnica.
Prerequisiti
Fisica di base (cariche, correnti, elettrostatica ed elettrodinamica) Teoria dei circuiti (analisi di circuiti lineari)
Metodi Didattici
1) lezioni svolte integralmente alla lavagna (senza lucidi).
2) svolgimento in classe di esercizi
3) uso di software CAD per la progettazione di circuiti elettronici
4) esercitazioni di laboratorio
Modalità di verifica apprendimento
1) Conoscenze di base sull'elettronica dei dispositivi a semiconduttore. Verifica mediante quiz a risposta multipla.
2) Capacità di esporre logicamente una dimostrazione scientifica su un aspetto dell'elettronica moderna. Verifica mediante domande orali.
3) Capacità di analizzare "carta e penna" semplici circuiti a transistor.
Verifica mediante esercizi scritti.
4) Capacità di progettare semplici circuiti a transistor.
Verifica mediante esercizi scritti.
5) Capacità di realizzare e testare in laboratorio semplici circuiti elettronici.
Verifica mediante sessioni di laboratorio.
6) Capacità di scrivere una relazione tecnica.
Verifica mediante scrittura di un elaborato al termine delle sessioni di laboratorio.
Regolamento esami di Elettronica Generale
1) Durante il corso verranno svolti due prove scritte parziali, che consisteranno di esercizi e domande a risposta multipla. Alla prova scritta parziale è consentito consultare un formulario personale di una singola pagina formato A4 con caratteri maggiori di 10p.
2) Gli studenti che avranno deciso di non sostenere i le prove parziali, oppure avranno ottenuto anche a una sola delle due prove una votazione inferiore a 15, al termine del corso dovranno sostenere una prova scritta totale, che consisterà di esercizi e domande a risposta multipla. Alla prova scritta totale è consentito consultare un formulario personale di una singola pagina formato A4 con caratteri maggiori di 10p. Per partecipare alla prova scritta totale è necessario prenotarsi. L'eventuale insufficienza a una prova scritta totale non pregiudica la partecipazione alla prova scritta totale successiva. La prova scritta totale può essere ripetuta per migliorare il voto. Allo scopo di migliorare il voto, la prova scritta totale può essere sostenuta anche da chi ha svolto positivamente entrambe le prove scritte parziali. Nel caso di più voti, vale il voto più alto (anche se non è il più recente). La prova scritta totale nel calcolo della media, è pesata come due prove scritte parziali.
3) Durante il corso verrà svolta una prova di laboratorio (a gruppi di 3/4 studenti) al termine della quale gli studenti consegneranno un elaborato, che verrà valutato dal docente. Nel caso uno studente non consegni l’elaborato o preferisca non svolgere la prova di laboratorio, gli verrà assegnato il voto convenzionale di 15/30. La prova di laboratorio si svolge solo durante il corso e non può essere ripetuta fino all’anno successivo.
4) La prova orale consiste di una singola domanda di teoria. Su richiesta dello studente si può formulare una seconda domanda. Si può sostenere l'orale in qualunque giorno concordato con il docente (non necessariamente in concomitanza con un appello). Per accedere all'orale è necessario aver conseguito un voto maggiore di 15 alla prova scritta. Non è consentito chiedere di ripetere la prova orale per migliorare il voto, se il voto finale è maggiore di 18.
5) Il voto finale è la media pesata tra prova scritta (peso=2), prova orale e prova di laboratorio. La prova scritta può essere costituita di due prove parziali svolte durante il corso. Nel caso che lo studente non abbia svolto la prova di laboratorio gli verrà assegnato il voto convenzionale di 15/30 alla prova di laboratorio che farà media con gli altri voti.
Programma del corso
I numeri dei paragrafi si riferiscono all'indice di M. Pieraccini "Fondamenti di Elettronica", Pearson 2014
1) FISICA DEI SEMICONDUTTORI
1.4 Legge di Ohm
1.5 Isolanti e conduttori
1.6 Conduttori
1.7 Elettroni nei semiconduttori
1.8 Lacune
1.9 Effetto tunnel
1.10 Dualità onda-corpuscolo
1.11 Silicio intrinseco
1.12 Silicio drogato con impurità di tipo n
1.13 Silicio drogato con impurità di tipo p
1.14 Legge di azione di massa
1.15 Correnti di diffusione
1.16 Potenziale built-in
1.17 Energia di Fermi
1.18 Tecnologia del silicio monocristallino
2) LA GIUNZIONE PN
2.2 Realizzazione di una giunzione pn
2.3 Il diodo
2.4 Retta di carico, unto di lavoro e polarizzazione del diodo
2.5 Regione di svuotamento
2.6 Modello a bande
2.7 Giunzione metallo-semiconduttore
2.8 Il diodo pn completo
2.9 Principio di funzionamento del diodo
2.10 Concentrazione dei portatori al limite della regione di svuotamento
2.12 Derivazione della caratteristica del diodo
2.16 Il diodo Zener
4) IL TRANSISTOR A EFFETTO CAMPO
4.1 Il transistor
4.2 Tipologia dei transistor a effetto campo
4.3 Il capacitore MOS
4.5 MOSFET a canale n ad arricchimento
4.6 MOSFET a canale n ad arricchimento per grandi tensioni
4.8 Modulazione del canale
4.12 MOSFET a canale n ad arricchimento con carico resistivo
4.13 MOSFET come amplificatore di tensione
4.14 Polarizzazione del MOSFET a canale n ad arricchimento
4.16 Polarizzazione con generatore di corrente
4.17 Specchio di corrente
4.19 MOSFET in saturazione come resistenza di carico
4.20 MOSFET a svuotamento
4.21 Polarizzazione del MOSFET a svuotamento
4.22 MOSFET a svuotamento come carico attivo
4.23 MOSFET a canale p ad arricchimento
4.25 MOSFET a quattro terminali
4.27 JFET
5) IL TRANSISTOR BIPOLARE
5.2 Realizzazione fisica del BJT
5.3 Regioni di funzionamento
5.4 Regione attiva diretta
5.5 Regione attiva inversa
5.6 Interdizione
5.7 Saturazione
5.8 Caratteristica di uscita del BJT
5.9 Effetto Early
5.10 Il BJT pnp
5.11 Il BJT come interruttore
5.12 Il BJT come amplificatore
5.14 Polarizzazione del BJT mediante rete a quattro resistori
6) FAMIGLIE LOGICHE E MEMORIE
6.2 Architettura di base dei sistemi digitali
6.3 Famiglie logiche
6.4 Interruttore ideale e resistore
6.5 La logica CMOS
6.8 Classificazione delle memorie
6.9 RAM statica
6.10 RAM dinamica
PRIMA PROVA PARZIALE
Cap. 7
7.2 Gli amplificatori
7.3 Amplificatori lineari
7.4 Principio di sovrapposizione e linearità
7.5 Modello linearizzato del FET a tre terminali
7.7 Resistenze viste ai terminali del MOSFET
7.8 Le tre configurazioni del MOSFET
7.9 Modello linearizzato del BJT
7.10 Resistenze viste ai tre terminali del BJT
7.11 Le tre configurazioni del BJT
7.12 Analisi e progetto
7.13 Analisi di un amplificatore di tensione a singolo MOSFET in configurazione CS
7.14 Progetto di un amplificatore di tensione a singolo MOSFET in configurazione CS
7.16 Amplificatori reazionati
7.17 Progetto di un amplificatore di tensione reazionato CE
Cap. 8
8.1 Risposta in frequenza degli amplificatori
8.2 Risposta in frequenza delle reti lineari
8.3 Risposta in frequenza degli amplificatori lineari
8.4 Risposta di un amplificatore di tensione CS alle basse frequenze
8.5 Risposta di un amplificatore di tensione CE alle basse frequenze
8.6 Regola generale per la stima della frequenza di taglio inferiore
8.7 Amplificatori alle alte frequenze
8.8 Capacità tra gale e source nel MOSFET in saturazione
8.9 Risposta dell’amplificatore CS ad alta frequenza
8.11 Capacità parassite del BJT
8.12 Modello del BJT ad alta frequenza
8.13 Risposta dell’amplificatore CE ad alta frequenza
8.14 Regola generale per la stima della frequenza di taglio superiore
SECONDA PROVA PARZIALE
ESERCITAZIONE DI LABORATORIO
A ogni gruppo di 3 studenti sarà assegnato un'esercitazione di laboratorio su uno degli esercizi svolti a lezione. Lo scopo dell'attività è il confronto tra modello teorico, simulazione e misura. Al termine dell'esercitazione, entro una data fissata, dovrà essere consegnato un elaborato.