Obiettivi Formativi

analisi e progettazione di circuiti elettronici analogici basati su diodi e transistors

Learning Goals

analysis and design of electronic circuits based on diodes and transistors

Metodi didattici

Lezioni di teoria ed esercitazioni

Teaching Methods

Lectures based on theory and exercises

Prerequisiti

Teoria delle reti elettriche lineari in DC e AC

Prerequisites

Theory of AC/DC linear electrical circuits

Verifiche dell'apprendimento

Prova scritta (in alternativa due prove in itinere) e prova orale

Assessment

Written test and oral test.

Programma del Corso

Introduzione e concetti fondamentali. Introduzione all’Elettronica e cenni storici. Richiami di teoria delle reti elettriche lineari: circuiti elettronici; relazioni costitutive; componenti e reti lineari/non lineari; linearizzazione dei circuiti non lineari; analisi nel dominio del tempo: riposta in DC e AC; risposta in frequenza; teoremi per l’analisi delle reti elettriche; resistenza equivalente. La simulazione circuitale con SPICE: la simulazione circuitale; storia di SPICE; struttura del simulatore; descrizione del circuito; elementi circuitali implementati; comandi e classi di simulazione; risoluzione numerica in DC: circuiti lineari/non lineari; risoluzione numerica in AC; risposta numerica al transistorio. Elementi di elettronica dello stato solido: materiali per l’elettronica dello stato solido; elettroni e lacune; mobilità e resistività; semiconduttori intrinseci e drogati; processi di trasporto di carica nei semiconduttori e nei metalli. Parte I: Dispositivi Elettronici Il diodo a giunzione pn: struttura del diodo a giunzione pn; la giunzione pn all’equilibrio e polarizzata; caratteristica IV ideale; caratteristica IV reale; effetti capacitivi; diodo Zener e Varactor; modello SPICE in DC e per ampi segnali; analisi dei circuiti con diodi; applicazioni: circuiti limitatori, raddrizzatori a semionda, raddrizzatore con filtro capacitivo, regolarore di tensione con diodo Zener; diodo Schottky, layout del diodo a giunzione pn; fotodiodi, celle solari e diodi LED; fogli tecnici. Transistori ad effetto di campo: principio di funzionamento del transistor; la struttura MOS all’equilibrio e polarizzata; il transistore nMOSFET: struttura, principio di funzionamento e caratteristiche IV ideali; transistori pMOSFET e a svuotamento; analisi in DC dei circuiti con MOSFET; applicazioni: driver e generatori di corrente, il MOSFET in elettronica digitale; capacità del transistore MOS; MOSFET reali; modello SPICE in DC e per ampi segnali. Il transistore JFET: struttura, principio di funzionamento; caratteristiche IV; modello SPICE in DC e per ampi segnali; analisi dei circuiti in DC a JFET. Il transistore bipolare a giunzione (BJT): struttura e principio di funzionamento; modelli in DC di Ebers-Moll e Gummel-Poon; modelli semplificati in DC; driver e generatori di corrente con transistor MOS e BJT; BJT reali: resistenze serie ed effetto Early; modello SPICE in DC e per ampi segnali; analisi in DC dei circuiti con BJT. Parte II: Circuiti amplificatori a transistori discreti Circuiti amplificatori a transistori discreti: generalità sugli amplificatori: definizioni di amplificatori, modellizzazione di piccolo segnale, limiti di funzionamento lineare, distorsione armonica, polarizzazione, transistori BJT e FET come amplificatori; modelli di piccolo segnale: diodo a giunzione, transistore bipolare, transistore MOS; analisi in DC e reti di polarizzazione per amplificatori a BJT e FET; analisi in AC a medie frequenze di amplificatori a BJT e FET: resistenze a guadagni ai terminali, amplificatore a emettitore (source) comune, amplificatore a collettore (drain) comune, amplificatore a base (gate) comune, buffer di tensione e di corrente; progetto di amplificatori a transistor; risposta in frequenza: analisi in AC, utilizzo della trasformata di Laplace per l’analisi circuitale e funzione di trasferimento, sistemi con risposta passa-basso, passo-alto e passa-banda; modelli di piccolo segnale in alta frequenza di transistori BJT e FET: frequenza di transizione; analisi in AC degli amplificatori a transistors: risposta in frequenza, metodo delle costanti di tempo in corto-circuito e circuito-aperto.

Course Syllabus

Elements of theory of linear electrical networks; circuit simulation with SPICE; models of solid state electronic devices (diodes, bipolar transistors and MOSFETs); circuits based on diodes and transistors; linear amplifiers with BJTs and MOSFETs