MATERIALE ELEARNING DISPOSITIVI 2021

26 febbraio 2021

supplementi al libro di testo S.Sze Dispositivi a Semiconduttore

Cari ragazzi,

questi files derivano dalla esperienza di didattica a distanza dello scorso A.A. L'esperienza insegna che il modo più efficace di usarli durante le lezioni è che voi li abbiate già scaricati, e che li apriate sul vostro pc mentre facciamo lezione. Questo ci dovrebbe consentire di superare gran parte dei problemi di connessione che sicuramente incontreremo. Nella peggiore delle ipotesi, manterremo il collegamento audio ed io vi indicherò di volta in volta quale file aprire e a quale diapositiva andare.

Il programma di Dispositivi Elettronici di questo A.A. 2020/2021 essenzialmente si concentra sui capitoli 2,3,4,5 del libro di testo. Lo scorso anno non vi è stato tempo per completare il programma con accenni di tecnologia (capitoli finali del libro). Vediamo questo anno come va.

Il libro inizia, ovviamente, con il capitolo 1. Tuttavia quasi tutti voi avete seguito il corso di Fisica dei Semiconduttori, che tratta gli argomenti di questo capitolo in forma molto più completa.

So che alcuni di voi, che provengono da curricula dove tale corso non c'è, avranno difficoltà proprio per la mancanza di queste basi. Vedremo alle prime lezioni quanti di voi hanno questo problema, e come aiutarvi a risolverlo. Il tutor assegnato al nostro corso è particolarmente attento a questa possibile difficoltà iniziale.

Ad ogni modo, proprio per aiutare tutti a ricordare, o a esplorare per la prima volta, i temi del capitolo 1 del libro, le prime lezioni saranno dedicate ad un ripasso di questo.

Tutte le diapositive sono intese come complementi alla traccia del libro, che resta quindi la traccia guida.

Cominciamo con il primo blocco. Assumiamo noto il cap.I del libro.

cap II A intro continuità e mobilità

Proseguiamo con un secondo blocco 

cap II B Diffusività e correnti totali

Con questo terzo blocco arriviamo alla formulazione della Equazione di Continuità

cap II C Iniezione Generazione e Ricombinazione

Occorre fare qualche esercizio. Il seguente blocco II D raccoglie le applicazioni della Equazione di Continuità trattate nel testo del capitolo del libro, con qualche integrazione in aggiunta.

cap II D Giocando con la equazione

In questo blocco ci sono gli elementi conclusivi del capitolo. 

Per conlcudere il cap II

Gli esercizi di fine cap II sono in questo file pdf.

Esercizi Sze Cap II

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Passiamo al Capitolo 3.

Una introduzione alle giunzioni in generale che NON trovate nel libro è qui

Giunzioni

Poi da qui passiamo alla giunzione pn, con il materiale che corrisponde ai paragrafi fino al 3.3 compreso.

Giunzione pn basi

Per visualizzare le relazioni tra drogaggio, campo, potenziale, regione di svuotamento e potenziale di built-in in una giunzione brusca in Silicio (a temperatura ambiente) all’equilibrio, provate a giocare con questo semplice file excel modificando i livelli di drogaggio.

giunzione campo potenziale carica

Da qui inziamo il discorso cruciale delle correnti nella giunzione pn. 

Giunzione pn correnti

Vi fornisco ora due files Excel (formato vecchio, per non avere problemi con edizioni recenti).

Il primo serve per fare pratica con le curve ideali calcolate. Avete tre fogli, uno che mostra come cambiano le I(V) al variare della corrente si saturazione Is, uno che varia invece la resistenza serie RS ed uno che varia la resistenza parallelo Rsh. Vi invito a provare a modificare i valori nelle caselle gialle, e vedere cosa succede nei grafici.

IV diodi ideali

Il secondo invece è un file con i dati bruti di due diodi, ossia le semplici IV reali da cui estrarre tutti i parametri che riuscite a calcolare.

due IV diodi

Per concludere il capitolo 3 sulle giunzioni pn occorre parlare di non-idealità e di caratteristiche dinamiche.

Giunzione pn non idealità e caratteristiche dinamiche

Esercizi cap.III 

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Capitolo IV

basi bjt

 

EbersMoll

questo è un file excel per giocare con le caratteristiche statiche ideali di un bjt secondo il modello di Ebers-Moll. La cosa più semplice è modificare (di pochi mV per volta!) la tensione VBE nel primo foglio, e vedere come cambiano i grafici.

bjt non idealità

forse questa sezione è quella in cui il libro sorvola con più disinvoltura. E’ un collage di sei argomenti di complemento (ma importanti nella pratica), in cui i primi cinque richiedono uno sforzo particolare per inquadrare ciascun problema. Per fortuna il sesto ed ultimo è facile…

BJT risposte dinamiche

questo file conclude l’argomento bjt.

Esercizi del libro, svolti:

Esercizi Sze Cap IV

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Capitolo V

Scelgo di seguire una sequenza un po’ diversa da quella del libro: prima facciamo il diodo Schottky, i contatti ohmici ed il cosiddetto Diodo MOS.

Diodi Schottky e MOS

L’esercizio sui diodi a giunzione pn, Schottky e MOS è qui svolto. NON corrisponde ad esercizi del testo, ma riassume molto di tutti e tre gli argomenti.

Esercitazione diodi

Un file già corposo ma provvisorio sui FET è il seguente.

FET

Un complemento finale a questo file è nelle seguenti poche diapositive

finale cap.5

Questionario e social

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