Obiettivi Formativi

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

Metodi didattici

Lezioni di teoria ed esercitazioni

Prerequisiti

Teoria delle reti elettriche lineari in DC e AC

Verifiche dell'apprendimento

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

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.