Obiettivi Formativi

Fornire conoscenza e comprensione del meccanismo di funzionamento dei dispositivi elettronici a semiconduttori (diodo e transistor) e delle leggi che regolano il funzionamento dei circuiti elettronici. Esperienze di simulazione di funzionamento di circuiti. In particolare, sono fondamentali i seguenti argomenti: Reti lineari e non lineari Logica binaria e porte logiche Quadripoli, analisi della risposta e caratteristiche in regime sinusoidale Principi di funzionamento dei dispositivi a stato solido. Giunzione p-n Caratteristiche dei componenti non lineari passivi (diodo) ed attivi (transistor bipolare BJT) Amplificatori operazionali e differenziali. Integratore e derivatore Caratteristiche fondamentali dei sistemi di potenza (MOSFET) Sensori e attuatori

Learning Goals

To provide knowledge and to allow the understanding of the working mechanism of electronic devices based on semiconductors (diode and transistor) and of the laws that regulate the functioning of electronic circuits. Simulation of working circuits. In particular, the following topics are of fundamental importance: Linear and nonlinear networks Binary logic and logic gates Quadripoles, response analysis and characteristics in sinusoidal regime Principles of operation of solid state devices. P-N junction Characteristics of passive (diode) and active nonlinear components (BJT bipolar transistor) Operational and differential amplifiers. Integrator and derivator Fundamental characteristics of power systems (MOSFET) Sensors and actuators

Metodi didattici

- Lezioni frontali - Esercitazioni individuali in laboratorio - Redazione di una relazione per ciascun esperimento (scadenza di consegna circa una settimana dalla prova di laboratorio)

Teaching Methods

- Classroom lectures - Laboratory experiments carried out individually - Report writing for each experiment (due within about a week since the laboratory experiment)

Prerequisiti

Conoscenze di base sull’elettromagnetismo, sui circuiti elettrici in regime stazionario e non. Metodi di soluzione di circuiti a componenti passivi (principalmente R, C). Conoscenze di strumentazione elettronica di base (voltmetri, oscilloscopi, alimentatori, ...).

Prerequisites

Basic knowledge on electromagnetism, on steady state and non-steady state electrical circuits. Solution methods on circuits based on passive components (mainly R, C). Knowledge of basic electronic instrumentation (voltmeters, oscilloscopes, power supplies, ...).

Verifiche dell'apprendimento

- Valutazione relazioni predisposte per ciascuna esperienza di laboratorio (propedeutica per l’accesso alla prova orale) - Esame orale

Assessment

- Laboratory reports evaluation (mandatory for access to oral test) - Oral test

Programma del Corso

La giunzione p-n: diodo a giunzione; esempi di circuiti a diodo. Stadi amplificatori elementari a base, emettitore e collettore commune; Amplificatore differenziale; Transistore BJT; Transistor a effetto campo (MOSFET) Programma esteso: Lezioni: Fondamenti di elettronica circuitale (analogica e digitale) –Teoremi circuitali (Teorema di Thevenin e Norton)-Circuiti RC e circuiti risonanti LRC: filtri LRC- Giunzione P-N (elementi di fisica delle giunzioni; comportamento statico e dinamico) -Diodi- Fotodiodi- Curve caratteristiche tensione-corrente. Amplificatore ideale- Stadi amplificatori elementari a base, emettitore e collettore comune; Polarizzazione e comportamento per piccoli segnali- Transistor BJT (Equazione di Ebers-Moll) e MOSFET-Amplificatore differenziale, operazionale integratore e derivatore- Algebra di Boole, Porte logiche (tavola della verità e logica combinatoriale)-Rappresentazione numerica – Sommatore logico. Esercitazioni e laboratorio: Esercitazione ed esperienze di laboratorio su determinazione di parametri (il raddrizzatore) e caratteristiche tensione-corrente di circuiti elettrici (circuiti equivalenti di Thevenin e Norton), di circuiti con amplificatori e transistor. Circuiti logici elementari (porte).

Course Syllabus

P-N junction: diode: example of diode circuits- basic elementary amplifier stages, common emettitor and common collector, Differential amplifier, BJT transistor, Metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET) Extended content: Lessons: Fundamentals of electronic systems (analog vs digital) -Circuit theorems (Thevenin and Norton theorem) -RC circuits and LRC resonant circuits: LRC filters- Junction P-N (junction physics elements; static and dynamic behavior) -Diodes- Photodiodes- voltage-current characteristic curves. Ideal Amplifier - Basic elementary amplifier stages, common emitter and collector; Polarization and behavior for small signals- BJT transistor (Ebers-Moll equation) and MOSFET - Differential Operational Amplifier Integrator and Derivator - Boolean algebra - Logic gates (truth table and combinational logic) - Numerical representation - Logical adder. Laboratory activity: Exercise and laboratory experiences to determine parameters (rectifier) and voltage-current characteristics of electrical circuits (Thevenin and Norton equivalent circuits), of circuits with amplifier and transistors. Elementary logic circuits (doors)