- Oggetto:
- Oggetto:
Materiali per l'elettronica con laboratorio Modulo B
- Oggetto:
Materials for electronics with laboratory Part B
- Oggetto:
Anno accademico 2019/2020
- Codice dell'attività didattica
- CHI0025/B
- Docenti
- Prof. Ettore Vittone
Prof. Jacopo Forneris (Titolare del corso) - Insegnamento integrato
- Corso di studi
- Scienza e Tecnologia dei Materiali
- Anno
- 3° anno
- Tipologia
- Affine o integrativo
- Crediti/Valenza
- 6
- SSD dell'attività didattica
- FIS/01 - fisica sperimentale
- Modalità di erogazione
- Tradizionale
- Lingua di insegnamento
- Italiano
- Modalità di frequenza
- Frequenza alle lezioni facoltativa. Frequenza al laboratorio obbligatoria
- Tipologia d'esame
- Orale e relazione laboratorio
- Prerequisiti
-
Matematica, Fisica Generale I e II, Chimica Fisica II, Metodologie di Caratterizzazione dei Materiali, Materiali per l'elettronica Modulo A
Mathematics, General Physics I and II, Physical-Chemistry II, Methods for material characterization, Materials for Electronics Part A - Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
Saper individuare le principali caratteristiche fisiche dei materiali semiconduttori e le relative tecniche sperimentali per la loro caratterizzazione.
DIDATTICA ALTERNATIVA: Obiettivi formativi invariatiAbility to identify and manage the main features of semiconductor materials and the relevant experimental techniques for their characterization.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Conoscenza e capacità di comprensione:
- Conoscenza adeguata delle nozioni fondamentali per la comprensione dei fenomeni fisici alla base di alcune tecniche delle più diffuse tecniche sperimentali per la caratterizzazione di materiali e dispositivi a semiconduttore.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
- capacità di applicare la conoscenza dei modelli fondamentali della Fisica dei Semiconduttori per comprendere le principali caratteristiche dei dispositivi elettronici e sensori a semiconduttore.
- capacità di effettuare misure di laboratorio con l'utilizzo di strumentazione moderna seguendo un adeguato protocollo sperimentale volto alla caratterizzazione dei materiali per l'elettronica.
- capacità di interpretare i dati sperimentali attraverso una corretta trattazione statistica;
- capacità di redigere un resoconto scientifico in modo chiaro utilizzando una notazione scientifica corretta.
DIDATTICA ALTERNATIVA: Risultati dell'apprendimento attesi invariatiKnowledge and understanding:
- knowledge of the basic concepts regarding the properties of materials and basic semiconductor devices
- understanding of the functionalities of laboratory equipment and of relevant experimental techniques for the electronic characterization of materials and basic devices.
Applying knowledge and understanding:
- ability to understand and manage fundamental physical models of semiconductor physics to interpret the physical properties of semiconductor materials and devices.
- ability to evaluate the order of magnitude of the physical observables, to perform basic calculations and to solve simple problems relevant the properties of materials;
- ability to take experimental measurements, using modern instrumentation and adopting a suitable experimental protocol to characterize materials for electronics;
- ability to interpret the experimental data using a correct statistical data analysis;
- ability to write a clear scientific report, using correct scientific terminology
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
DIDATTICA ALTERNATIVA:La didattica frontale del modulo B è erogata in modalità a distanza per tutto il periodo di chiusura delle strutture didattiche dell'Università in relazione al DM "#IoRestoaCasa" con:
- Materiale didattico pubblicato su Campusnet e moodle: lezioni asincrone (registrate); Disponibilita' su Campusnet e Moodle della videoriunione,
- Comunicazione con gli studenti: email per domande di carattere personale
La didattica laboratoriale verrà sostutivamente erogata in modalità telematica entro il 03.05.2020.
- Tutte le relative informazioni sono disponibili in questo link (attivo dal 10.04.2020). Per ogni ulteriore informazione, si prega di contattare i docenti (J. Forneris, E. Vittone).
- La consegna delle relazioni di laboratorio è fissata per il 10/05/2020.
LE VIDEOREGISTRAZIONI DELLE LEZIONI E DELLE ATTIVITA' LABORATORIALI SONO DISPONIBILI SULLA PIATTAFORMA MOODLE
4.5 CFU (36 h) di lezioni frontali con esercitazioni in aula.
1.5 CFU (24 h) di attività in laboratorio e lezioni propedeutiche
Frequenza
La frequenza alle lezioni non è obbligatoria.
La frequenza ai corsi di laboratorio è obbligatoria e non può essere inferiore al 70% delle ore previste.
4.5 CFU (36 h) lectures with classroom exercises
1.5 CFU (24 h) laboratory activities
The participation to the frontal lectures is not compulsory.
The participation to the ithe laboratory is mandatory for at least 70% of the time devoted to laboratory activities
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
- Oggetto:
Programma
DIDATTICA ALTERNATIVA: Programma invariato- Elementi di Fisica dei semiconduttori: teoria delle bande, elettroni e lacune nei semiconduttori.
- Drogaggio; metodi di sintesi di semiconduttori omogenei intrinseci e drogati
- Statistica dei portatori di carica. Significato fisico dei diagrammi a bande.
- Semiconduttori in condizioni di non equilibrio
- Trasporto di elettroni e lacune. Conducibilità, resistività, legge di Ohm. Fotoconducibilità, sensori di luce sensori di campo magnetico.
- Giunzioni p-n: Elettrostatica, caratteristiche capacità/tensione e corrente/tensione teoria del diodo ideale e reale.
- Diodi emettitori di luce. Principi di funzionamento di transistori bipolare a giunzione e transistori ad effetto di campo.
- Elementi di tecnologia dei dispositivi a semiconduttore.
A CAUSA DELL'EMERGENZA SANITARIA, TUTTE LE ATTIVITA' DI LABORATORIO SONO SOSPESE
Le attività di laboratorio verteranno sulla caratterizzazione opto-elettronica di materiali e dispositivi a semiconduttore:
- Elements of Semiconductor Physics: band theory, electrons and holes in semiconducting materials.
- Doping; synthesis methods of homogeneous intrinsic and doped semiconductor
- Charge carrier statistical distribution law. Physical meaning of the band diagrams.
- Semiconductors in non-equilibrium conditions.
- Transport of electrons and holes. Conductivity, resistivity and Ohm's law. Photoconductivity, light and magnetic field sensors.
- P-n junctions: Electrostatics, capacitance/voltage and current/voltage characteristics, theory of the ideal and real diode.
- Light emitting diodes. Principles of BJT, JFET and FET.
- Elements of technology for microelectronics.
The activities in the laboratory regard the optoelectronic characterization of semiconductor materials and devices.
- Transmittance and photoconductivity measurements for the determination of the energy gap of a semiconductor.
- Electronic characterization of homogeneous and/or heterogeneous semiconductors.
- Electrical and optical characterization of light emitting diodes.
DIDATTICA ALTERNATIVA:La didattica frontale del modulo B è erogata in modalità a distanza per tutto il periodo di chiusura delle strutture didattiche dell'Università in relazione al DM "#IoRestoaCasa" con:
- Materiale didattico pubblicato su Campusnet e moodle: lezioni asincrone (registrate); Disponibilita' su Campusnet e Moodle della videoriunione,
- Comunicazione con gli studenti: email per domande di carattere personale
La didattica laboratoriale verrà sostutivamente erogata in modalità telematica entro il 03.05.2020.
- Tutte le relative informazioni sono disponibili in questo link (attivo dal 10.04.2020). Per ogni ulteriore informazione, si prega di contattare i docenti (J. Forneris, E. Vittone).
- La consegna delle relazioni di laboratorio è fissata per il 10/05/2020.
LE VIDEOREGISTRAZIONI DELLE LEZIONI E DELLE ATTIVITA' LABORATORIALI SONO DISPONIBILI SULLA PIATTAFORMA MOODLE
References
Topics
Lesson I Video Lecture 1 14 min; 28 s Introduction to Band theory; Lesson II Video Lecture 2 19 min; 50 s The Bloch theorem Lesson III Video Lecture 3 49 min; 06 s The Kronig-Penney model Lesson IV Video Lecture 4 38 min; 35 s The Kronig-Penney model Energy band, Energy gap Lesson V Video Lecture 5 18 min; 45 s Effective mass Lesson VI Video Lecture 6 39 min; 44 s - Slides
- [2] Ch. 1
Optical transitions; direct and indirect band gap; holes Lesson VII Video Lecture 7 33 min; 55 s - [2] Ch. 2.6
Intrinsic Semiconductors Lesson VIII Video Lecture 8 24 min; 55 s - [2] Ch. 2.7
- Slides
Doping Lesson IX Video Lecture 9 37 min; 14 s - [2] Ch. 2.7.1
Non degenerate semiconductors Lesson X Video Lecture 10 37 min; 14 s - [2] Ch. 3.1.1
Carrier Transport Phenomena: mobility Lesson XI Video Lecture 11 40 min; 21 s - [2] Ch. 3.1.2
Resistivity, ohm law Lesson XII Video Lecture 12 26 min; 41 s - [2] Ch. 3.2.1
Diffusion Process Lesson XIII Video Lecture 13 24 min; 34 s - [2] Ch. 3.1.2
Electrostatics and band diagram Lesson XIV Video Lecture 14 27 min; 40 s IMREF: quasi Fermi levels Lesson XV Video Lecture 15 31 min; 40 s - [2] Ch. 3.3.1
Generation - Recombination Processes - part 1 Lesson XVI Video Lecture 16 17 min; 15 s Errata-Corrige - [2] Ch. 3.3.1
Generation - Recombination Processes - part 2 Lesson XVII Video Lecture 17 14 min; 22 s - [2] Ch. 3.3.2
- Slides
Generation - Recombination Processes - part 3 Lesson XVIII Video Lecture 18 22 min; 16 s - [2] Ch. 3.4
Continuity Equations Lesson XIX Video Lecture 19 29 min; 57 s - [2] Ch. 3.4.1
Steady State Injection from one side Lesson XX Video Lecture 20 13 min; 02 s - [2] Ch. 3.4.3
- Slides
The Haynes Shockley experiment Lesson XXI Video Lecture 21 08 min; 42 s - [2] Ch. 3.7
- Slides
High Field Effects Lesson XXII Video Lecture 22 18 min; 37 s - [2] Ch. 4
pn junction: Introduction Lesson XXIII Video Lecture 23 37 min; 44 s - [2] Ch. 4
pn junction: Built in potential Lesson XXIV Video Lecture 24 45 min; 54 s - [2] Ch. 4
pn junction: Electrostatics I Lesson XXV Video Lecture 25 32 min; 15 s - [2] Ch. 4
- Slides
pn junction: Electrostatics II Lesson XXVI Video Lecture 26 16 min; 08 s - [2] Ch. 4
- Slides
pn junction: Applied Bias Voltage Lesson XXVII Video Lecture 27 18 min; 36 s - [2] Ch. 4
pn junction: Capacitance - Voltage characteristics Lesson XXVIII Video Lecture 28 12 min; 13 s - [2] Ch. 4.5
pn junction: Current-Voltage characteristics; introduction Lesson XXIX Video Lecture 29 40 min; 15 s - [2] Ch. 4.5
pn junction: Current-Voltage characteristics I Lesson XXX Video Lecture 30 34 min; 24 s - [2] Ch. 4.5
pn junction: Current-Voltage characteristics II Lesson XXXI Video Lecture 31 37 min; 36 s - [2] Ch. 4.5
pn junction: Current-Voltage characteristics-Shockley formula Lesson XXXII Video Lecture 32 24 min; 04 s - [2] Ch. 4.5
- Slides
pn junction under applied bias Lesson XXXIII Video Lecture 33a 28 min; 18 s Video Lecture 33b 28 min; 58 s pn junction: applications
Rectifiers, photodetectors, solar cells, LED
Lesson XXXIV Video Lecture 34 18 min; 10 s - Slides
pn junction: fabrication - optional END OF LESSONS Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
[1] Introduzione alla Fisica dello Stato Solido
Autore: Charles Kittel
Casa editrice: Casa Editrice Ambrosiana
ISBN: 978-88-08-18362-0
Disponibile presso la "Piccola Biblioteca di via Quarello"[2] Dispositivi a semiconduttore
Autore: S.M. Sze
Casa editrice: Hoepli
Disponibile presso la "Piccola Biblioteca di via Quarello"oppure l'edizione inglese:
[2] Semiconductor Devices
Autore: S.M. Sze
Edizione: 2002
Casa editrice: John Wiley & Sons
ISBN: 0471333727
[3] Principi di fisica dei semiconduttori
Autore: Mario GuzziEdizione: Milano 2004
Casa editrice: Hoepli
ISBN: 8820333813
Url: http://unito-opac.cineca.it/SebinaOpac/Opac?action=search&Isbn=8820333813[4] Fisica e tecnologia dei dispositivi a semiconduttore edizione italiana ampliata a cura di Paolo Antognetti.
Autore: Andrew S. Grove
Edizione: 4a edizione
Casa editrice: Franco Angeli
ISBN: 8820402531[5] *Semiconduttori : proprieta e applicazioni elettroniche"
Autori: Andrea Frova, Paolo Perfetti
Roma : Libreria Eredi V. Veschi, 1977
ISBN: 9788841336168[6] Fisica dei Semiconduttori
Autore: Luciano Colombo
Casa editrice: Zanichelli- Oggetto:
