Fisica dei dispositivi integrati (2011/2012)

Codice insegnamento
4S00034
Docente
Francesca Monti
Coordinatore
Francesca Monti
crediti
6
Settore disciplinare
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE
Lingua di erogazione
Italiano
Periodo
I semestre dal 3-ott-2011 al 31-gen-2012.

Orario lezioni

I semestre
Giorno Ora Tipo Luogo Note
giovedì 8.30 - 11.30 lezione Aula C  
venerdì 11.30 - 13.30 lezione Aula C  

Obiettivi formativi

Il corso introduce i principi fisici di funzionamento dei dispositivi a semiconduttore e delle porte logiche realizzate mediante la tecnologia planare dei circuiti integrati insegnando allo studente ad analizzare e valutare il comportamento dei sistemi fisici che implementano uno schema logico e mettendolo in grado di confrontare le famiglie logiche in termini dei parametri fisici che ne caratterizzano il comportamento.

Programma

Richiami di Fisica Classica e di Fisica Atomica: lavoro ed energia, campo elettrico e potenziale, corrente elettrica, legge di Ohm, circuiti lineari resistività e dipendenza dalla temperatura in metalli e semiconduttori, modello di Bohr, tavola periodica degli elementi

Struttura cristallina e proprietà elettriche di metalli, semiconduttori e semiconduttori drogati: modello a gas di elettroni nei metalli, modello a legame nei semiconduttori, concetto di lacuna, semiconduttori drogati, cenni alla teoria a bande, corrente di conduzione e di diffusione

Giunzione p-n: giunzione non polarizzata e polarizzata, ddp di contatto, caratteristica tensione-corrente in polarizzazione diretta e inversa, diodo a giunzione, diodo Zener, porte OR/AND a diodi, tempi di commutazione

Transitor a effetto di campo e invertitori a NMOS e CMOS: MOSFET, tecniche di fabbricazione, curve di uscita e di trasferimento, invertitori a MOSFET e CMOS, caratteristiche di trasferimento, margini di rumore, tempi di commutazione

Transistor bipolari a giunzione e invertitore RTL: BJT, curve di ingresso e di uscita in configurazione emettitore comune, invertitore RTL, caratteristica di traferimento e margini di rumore, tempi di commutazione

Circuiti digitali elementari in tecnologia MOS, CMOS, bipolare, ECL: NOR e NAND a MOSFET e a CMOS, NAND DTL, HTL, TTL, OR/NOR ECL

Confronto tra famiglie logiche: ritardo di propagazione, potenza dissipata, fan-out, margini di rumore

Esercitazioni di laboratorio: caratterizzazione di porte logiche con Spice, sintesi fisica su porte logiche

Modalità d'esame

Orale

Materiale didattico

Documenti