Corso di laurea: Ingegneria elettronica Programmazione per l'A.A. 2014/2015

Struttura cristallina nei solidi. Tecnologia planare. Introduzione alla meccanica quantistica. Teoria quantistica dei solidi. Semiconduttori in equilibrio. Fenomeni di trasporto. Portatori in condizioni di non-equilibrio. Giunzione pn. Diodo a giunzione. Giunzioni metallo-semiconduttore. Transistore bipolare. Condensatore MOS. Transistore MOS.


Donald Neamen Semiconductor physics and devices: basic principles McGraw Hill
S. Dimitrijev, Understanding semiconductor devices, Oxford University Press, 2000
R. S. Muller, T. I. Kamins, Device Electronics for Integrated Circuits, John Wiley & Sons, 1986

Introduzione alla modellistica dei MOS a canale corto e cenni di Layout. Caratterizzazione dei circuiti digitali. Famiglie logiche in tecnologia CMOS (statiche, dinamiche e a porte di trasmissione) . Dissipazione di potenza nei circuiti digitali. Circuiti logici con altre tecnologie tecnologia BiCMOS. Circuiti logici in corrente con tecnologia Bipolare e CMOS. Circuiti sequenziali. Registri. Contatori. Oscillatori. Generatory di impulsi. Trigger di Schmitt. Memorie a semiconduttore.

J. Rabaey, A. Chandrakasan, B.Nikolic, Dital Integrated Circuits (2° edition), Prentice Hall, 2003
N. Weste, D. Harris, CMOS VLSI Design (3° edition), Addison Wesley, 2004.
M. Alioto, G. Palumbo, Model and Design of Bipolar and MOS Current-Mode Logic (CML, ECL and SCL Digital Circuits), Kluwer Academic Publisher, 2005.

Rumore nei transistori MOS e BJT: rapporto-segnale rumore, figura di rumore;Trasformazione e adattamento di impedenza;Blocchi fondamentali per transceiver RF: LNA, Mixer, Mixer a reiezione d’immagine, Filtri, VGA, PA, ecc.;Anello ad aggancio di fase (PLL): PFD/CP, VCO, Filtro di Anello, ecc.;Architetture di transceiver RF: supereterodina, omodina, sliding IF, low-IF.

Dispense del corso
B. Razavi, “RF Microelectronics”, Ed. Theodore S. R., Prentice Hall

Risposta in frequenza di bipoli passivi lineari. Funzioni di Rete. Sintesi delle reti passive. Sensibilità. Approsimazione delle funzioni di rete. Linee di trasmissione. Matrice di Scattering. Filtri attivi. Elementi di calcolo ad alte prestazioni. Elementi di MATLAB. Elementi di Pspice.

S.P. Ghosh, A.K. Chakraborty, “Network Analysis and Synthesis”, Tata McGraw Hill.
G. Hager and G. Wellein, “Introduction to High Perfomance Computing for Scientist and Engineering”, CRC Press.
Rob Faber, “CUDA Application Design and Development”, Morgan Kaufmann.
Steve Winder, “Analog and Digital Filter Design”, Newnes Elsevier Science.
Omar Wing, “Classical Circuit Theory”, Springer.
L. P. Huelsmann, “Active and Passive Analog Filter Design”, McGraw-Hill.

Solidi macroscopici e natura quantistica. Introduzione alla Meccanica Quantistica (Fenomenologia, meccanica ondulatoria, problemi stazionari e applicazioni, spin, metodi di approssimazione). Elementi di Fisica della Materia (sistemi a molti corpi, metalli di Sommerfeld, cristalli e struttura a bande, trasporto semiclassico). Elementi di Fisica delle Nanostrutture (effetti quantistici di dimensionalità, tunneling, effetti di charging, trasporto quantistico in conduttori balistici, nanodispositivi)

- C. Cohen-Tannoudji, B. Diu and F Laloe, Quantum Mechanics, vol. 1, John Wiley, 1977; N. Aschcroft and N.D. Mermin, Solid State Physics, Holt Saunders, 1976; G.W. Hanson, Fundamentals of Nanoelectronics, Pearson Education; G. Falci, Complementi al corso: note e trasparenze.

1. Architettura di un sistema elettronico
2. Flusso di progetto: livelli di astrazione; strumenti progettuali
3. Sottosistemi e circuiti di elaborazione aritmetica
4. Macchine di stato
5. Simulazione e sintesi con VHDL
6. Progettazione di PCB
7. Introduzione ai microcontrollori
8. Affidabilità dei sistemi elettronici

- M. Olivieri, Elementi di Progettazione dei sistemi VLSI (volume I e II), Edises, 2005
- N. Weste, D. Harris, CMOS VLSI Design (3rd edition), Addison Wesley, 2004.
- J. Rabaey, A. Chandrakasan, B.Nikolic, Dital Integrated Circuits (2nd edition), Prentice Hall, 2003.
- Comer, Digital Logic & State Machine Design (3rded.), Oxford University Press, 1995.
- H. Johnson, M. Graham, High Speed Digital Design: A Handbook of Black Magic, Prentice Hall, 1993
- J. Davies, MSP430 Microcontroller Basics, Elsevier, 2008.

ITALIANO
1. Dall’Elettronica alla microelettronica. Tecnologie VLSI. Circuit i Integrati per applicazioni specifiche. Flusso di progettazione di circuiti integrati.
2. Amplificatori operazionali (OAs) e retroazione. Applicazioni: amplificatori per strumentazione, e per sensori. Effetto della banda e guadagno finiti. Architetture. Stadi di uscita. Il uA741. Amplificatori non convenzionali (Current Feedback OAs, Current-mode OAs, Current Conveyors).
3. Operational Transconductance Amplifiers (OTAs). Miller OTA (in classe A e AB). Folded Cascode OTA. Telescopic OTA etc. Soluzioni a bassa tensione di alimentazione. Amplificatori multistadio e schemi di compensazione in frequenza. Esempi di progetto. Architetture fully differential. Schemi per il controllo del modo comune.
3. Comparatori. Architetture e applicazioni. Comparatori con auto zero. Trigger di Schmitt invertente e noninvertente.
4. Filtri. Principi base e classificazioni. Confronto tra filtri analogici e digitali. Filtri passivi e attivi, tempo continui e tempo discreti. Implementazione di celle del primo e del second ordine in tecnica RLC, Active-RC, Switched-Capacitor, Gm-C and MOSFET-C. Celle biquadratiche (Thow-Tomas, Sallen-Key, Ackerberg-Mossberg, Delyannis-Friend). Filtri di ordine elevato. Giratori. Tuning automatic per filtri Gm-C.
5. Convertitori A/D e D/A. Principi base della conversione A/D e D/A. Architetture e specifiche per circuiti di Sample and Hold. Esempi di architetture di conv. A/D: full flash, two step flash, time interleaved, successive approximation, ramp. Esempi di architetture di conv. D/A: current-steering (binary, thermometric, segmented), resistor-string, capacitor-string, ramp.
6. Computer Aided Design Tools per la microelettronica.

1. D. Johns, K. Martin, Analog Integrated Circuit Design, Wiley&Sons, 1997.
2. Schaumann, Van Valkemburg, Design of Analog Filters, Oxford UniversityPress, 2001.
3. R. Van De Plassche, Integrated Analog-to-Digital and Digital-to-Analog Converters; Kluwer Academic Publishers, 1994.

1. Il simulatore LTSpice
2. L’ambiente CAE Cadence
3. Caratterizzazione di un OTA nel dominio del tempo e della frequenza tramite misure sperimentali
4. Progettazione e test sperimentale di filtri passivi e attivi del I e II ordine
5. Layout di un circuito integrato
6. Il software CAD/CAE Eagle per la progettazione di PCB

- K.C. Smith, "KC's Problems and Solutions for Microelectronic Circuits", fourth edition, Oxford University Press, 1998.

Introduzione alla Elettronica di Potenza. Classificazione dei convertitori. Circuiti raddrizzatori con diodi. Ponti monofase, trifase a ponte intero. Circuiti raddrizzatori controllati a frequenza di linea. Circuiti total e semi controllati. Induttanze di linea. Connessione multipla. Convertitori duali e a dodici impulsi. Induttanze e trasformatori. Materiali magnetici e nuclei, perdite. Avvolgimenti in rame, perdite. Calcolo della temperatura a regime. Convertitori DC/DC. Convertitori step-down, step-up, step-down step-up, di Cuk, a ponte intero. Circuiti chopper. Convertitori con isolamento: flyback, forward, push-pull, mezzo ponte, ponte intero. Convertitore push-pull a sorgente di corrente. Controllo degli alimentatori switching e linearizzazione. Controllo di corrente. Cenni sui Convertitori risonanti: carico risonante, dispositivi di commutazione risonanti, circuito DC risonante. Inverter. Inverter VSI e CSI. Controllo con modulazione PWM, ad onda quadra. Inverter monofasi, mezzo ponte, a ponte intero, trifasi. Altre tipologie di modulazione. Diodi. Struttura e caratteristiche statiche. Tensione di breakdown. Perdite nello stato on. Caratteristiche di switching. Diodi Schottky. Snubbers per diodi. Transistori BJT. Struttura, caratteristiche statiche. Commutazione. Tensioni di break down. Circuiti ancillari. Transistori MOSFET. Struttura, caratteristiche statiche. Commutazione. Circuiti ancillari. Transistori IGBT. Struttura, caratteristiche elettriche statiche. Commutazione. Circuiti ancillari. Tiristori. Struttura, caratteristiche statiche. Stato di blocco diretto, inverso, conduzione. Turn-on, turn-off. Commutazione. Circuiti ancillari.

• Ned Mohan, Tore M. Undeland. William P. Robbins, "Power Electronics: Converters, Applications, and Design". 3rd Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, November 2002
• Muhammad Rashid, “Elettronica di Potenza. Dispositivi e circuiti”. Pearson Education Italia, 2007.
• Appunti dalle lezioni.

Tecnologie e materiali per la fabbricazione di trasduttori integrati. Cenni di meccanica dei corpi elastici. Principi di trasduzione per sensori meccanici, chimici ed elettro-magnetici. Bio-sensori. Scaling. Sistemi microfluidici. Sistemi per energy harvesting. Nanosensori.

- M. J. Madou, Fundamental of microfabrication, CRC Press
- G. T. Kovacs, Micromachined Transducers sourcebook, Mc-Graw Hill - H. G. Rubahn, Basic of Nanotechnology, Wiley