Il corso si propone di illustrare le metodologie più avanzate per lo studio, la simulazione e l’analisi dei dispositivi elettronici e optoelettronici a stato solido. Verranno illustrati i meccanismi fisici alla base del funzionamento dei più moderni dispositivi basati su semiconduttori a larga gap, quali GaN, GaAs e AlGaAs, così come quelli più tradizionali fabbricati in Silicio. Inoltre, attraverso opportune leggi di scala, verranno analizzati i limiti intravisti per le tecnologie correnti con l’indicazione delle possibili soluzioni
Curriculum
scheda docente
materiale didattico
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.
Dispositivi unipolari: JFET e MESFET Resistenza del canale. Caratteristica di ingresso: iDS VGS. La corrente di drain, iDS. Transcaratteristica: 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.
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. Correnti sottosoglia. Effetti geometrici. Hot carriers. Leggi di scala. Modelli in Pspice.
Fruizione: 20810064 ELETTRONICA DEI DISPOSITIVI A STATO SOLIDO in Ingegneria elettronica per l'industria e l'innovazione LM-29 CONTE GENNARO
Programma
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. Carica nella SCR: valutazione di Nd e bi. Drogaggio non uniforme. Giunzione metallo-n+-nDispositivi 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.
Dispositivi unipolari: JFET e MESFET Resistenza del canale. Caratteristica di ingresso: iDS VGS. La corrente di drain, iDS. Transcaratteristica: 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.
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. Correnti sottosoglia. Effetti geometrici. Hot carriers. Leggi di scala. Modelli in Pspice.
Testi Adottati
S.M. Sze, K. K. Ng - Physics of Semiconductor Devices, 3rd ed., WileyModalità Valutazione
L'esame mira a valutare la preparazione del candidato sul programma svolto
scheda docente
materiale didattico
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.
Dispositivi unipolari: JFET e MESFET Resistenza del canale. Caratteristica di ingresso: iDS VGS. La corrente di drain, iDS. Transcaratteristica: 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.
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. Correnti sottosoglia. Effetti geometrici. Hot carriers. Leggi di scala. Modelli in Pspice.
Fruizione: 20810064 ELETTRONICA DEI DISPOSITIVI A STATO SOLIDO in Ingegneria elettronica per l'industria e l'innovazione LM-29 CONTE GENNARO
Programma
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. Carica nella SCR: valutazione di Nd e bi. Drogaggio non uniforme. Giunzione metallo-n+-nDispositivi 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.
Dispositivi unipolari: JFET e MESFET Resistenza del canale. Caratteristica di ingresso: iDS VGS. La corrente di drain, iDS. Transcaratteristica: 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.
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. Correnti sottosoglia. Effetti geometrici. Hot carriers. Leggi di scala. Modelli in Pspice.
Testi Adottati
S.M. Sze, K. K. Ng - Physics of Semiconductor Devices, 3rd ed., WileyModalità Valutazione
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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.
Dispositivi unipolari: JFET e MESFET Resistenza del canale. Caratteristica di ingresso: iDS VGS. La corrente di drain, iDS. Transcaratteristica: 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.
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. Correnti sottosoglia. Effetti geometrici. Hot carriers. Leggi di scala. Modelli in Pspice.
Fruizione: 20810064 ELETTRONICA DEI DISPOSITIVI A STATO SOLIDO in Ingegneria elettronica per l'industria e l'innovazione LM-29 CONTE GENNARO
Programma
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. Carica nella SCR: valutazione di Nd e bi. Drogaggio non uniforme. Giunzione metallo-n+-nDispositivi 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.
Dispositivi unipolari: JFET e MESFET Resistenza del canale. Caratteristica di ingresso: iDS VGS. La corrente di drain, iDS. Transcaratteristica: 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.
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. Correnti sottosoglia. Effetti geometrici. Hot carriers. Leggi di scala. Modelli in Pspice.
Testi Adottati
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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.
Dispositivi unipolari: JFET e MESFET Resistenza del canale. Caratteristica di ingresso: iDS VGS. La corrente di drain, iDS. Transcaratteristica: 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.
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. Correnti sottosoglia. Effetti geometrici. Hot carriers. Leggi di scala. Modelli in Pspice.
Fruizione: 20810064 ELETTRONICA DEI DISPOSITIVI A STATO SOLIDO in Ingegneria elettronica per l'industria e l'innovazione LM-29 CONTE GENNARO
Programma
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. Carica nella SCR: valutazione di Nd e bi. Drogaggio non uniforme. Giunzione metallo-n+-nDispositivi 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.
Dispositivi unipolari: JFET e MESFET Resistenza del canale. Caratteristica di ingresso: iDS VGS. La corrente di drain, iDS. Transcaratteristica: 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.
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. Correnti sottosoglia. Effetti geometrici. Hot carriers. Leggi di scala. Modelli in Pspice.
Testi Adottati
S.M. Sze, K. K. Ng - Physics of Semiconductor Devices, 3rd ed., WileyModalità Valutazione
L'esame mira a valutare la preparazione del candidato sul programma svolto
scheda docente
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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.
Dispositivi unipolari: JFET e MESFET Resistenza del canale. Caratteristica di ingresso: iDS VGS. La corrente di drain, iDS. Transcaratteristica: 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.
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. Correnti sottosoglia. Effetti geometrici. Hot carriers. Leggi di scala. Modelli in Pspice.
Fruizione: 20810064 ELETTRONICA DEI DISPOSITIVI A STATO SOLIDO in Ingegneria elettronica per l'industria e l'innovazione LM-29 CONTE GENNARO
Programma
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. Carica nella SCR: valutazione di Nd e bi. Drogaggio non uniforme. Giunzione metallo-n+-nDispositivi 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.
Dispositivi unipolari: JFET e MESFET Resistenza del canale. Caratteristica di ingresso: iDS VGS. La corrente di drain, iDS. Transcaratteristica: 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.
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. Correnti sottosoglia. Effetti geometrici. Hot carriers. Leggi di scala. Modelli in Pspice.
Testi Adottati
S.M. Sze, K. K. Ng - Physics of Semiconductor Devices, 3rd ed., WileyModalità Valutazione
L'esame mira a valutare la preparazione del candidato sul programma svolto