28016 - ELETTRONICA T

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Fornire i fondamenti per lo studio dei circuiti e componenti elettronici, sia analogici che digitali e di potenza.

Programma/Contenuti

  1. Introduzione al corso:  breve storia dell'elettronica, classificazione dei segnali elettronici (digitali, analogici, conversione A/D e D/A), richiami di teoria dei circuiti, lo spettro di frequenza, il concetto di amplificatore.
  2. Elementi di fisica dei semiconduttori: i materiali a stato solido, la corrente di deriva e la mobilità nei semiconduttori, le impurità e le concentrazioni degli elettroni e delle lacune, la resistività nei semiconduttori estrinseci, la corrente di diffusione, cenni di fabbricazione dei circuiti integrati
  3. Diodi a stato solido e circuiti a diodi: caratteristica I-V, l'equazione del diodo, polarizzazione inversa, nulla e diretta, coefficiente di temperatura del diodo, capacità della giunzione, analisi dei circuiti a diodi, regolatori di tensione, radrizzatori a semionda, raddrizzatori a doppia semionda, raddrizzatori a ponte a doppia semionda. 
  4. Transistori a effetto di campo: il condensatore MOS, il MOSFET a canale n, il MOSFET a canale p, le capacità del MOSFET, polarizzazione del MOSFET
  5. Transistori bipolari a giunzione: struttura del transistore bipolare, il modello del trasporto del transistore npn, il transistore pnp, rappresentazione circuitale del modello del trasporto, caratteristiche I-V del transistore bipolare, forme semplificate del modello del trasporto, effetti non ideali (tensione di rottura delle giunzioni, capacità di diffusione, effetto Early), transconduttanza, polarizzazione del BJT
  6. Sistemi analogici: amplificazione (guadagno di tensione, di corrente e di potenza), distorsione negli amplificatori, modelli a doppio bipolo degli amplificatori, disadattamento delle impedenze del generatore e di carico, funzione di trasferimento e risposta in frequenza
  7. Amplificatori operazionali: amplificatore differenziale, amplificatore operazionale ideale e circuiti con OPAMP ideali.
  8. Caratteristiche  e limitazioni degli OPAMP: sistemi con retroazione, analisi di circuiti con OPAMP non ideali, reiezione di modo comune, resistenza d'ingresso, risposta in frequenza e larghezza di banda  
  9. Modelli a piccolo segnale e amplificatori invertenti: modello per piccoli segnali del diodo, modello per piccoli segnali del transistore bipolare a giunzione, amplificatore a emettitore comune, modello per piccoli segnali del MOSFET, amplificatore a source comune, esempi di amplificatori a emettitore comune e a source comune, inseguitore di source 
  10. Circuiti di potenza: schema a blocchi di un alimentatore, convertitori AC-DC, convertitori DC-DC lineari (stabilizzatori di tensione), stabilizzatore con diodo Zener (corrente sul diodo, condizioni sulle  resistenza di polarizzazione e di carico), stabilizzatore con transistore bipolare (corrente sul diodo e corrente d'uscita, condizioni sulla resistenza di polarizzazione), stabilizzatore di tensione con circuito in retroazione negativa (con OPAMP), variazione della tensione d'uscita con trimmer. Convertitori DC-DC a commutazione: caratteristiche e principi di funzionamento. Convertitori DC-DC con carico induttivo e diodo di free-wheeling. Convertitore DC-DC di tipo step down (Buck):  circuito; diodo di free-wheeling e filtro passa-basso LC. 
  11. Dispositivi di potenza: diodo di potenza (struttura e caratteristiche I/V,  caratteristiche di commutazione), BJT di potenza (regione attiva, quasi-saturazione e saturazione profonda),  BJT come switch in un convertitore DC-DC con carico induttivo, problema della rimozione di carica minoritaria dalla regione di drift durante lo spegnimento,  MOSFET di potenza (struttura VDMOS, effetti parassiti, capacità di gate in saturazione e regione ohmica), problema della Ron elevata e dissipazione di potenza, circuiti di pilotaggio,  MOSFET di potenza come switch in un convertitore DC-DC con carico induttivo,  IGBT (struttura e funzionamento), IGBT come switch in un convertitore DC-DC con carico induttivo.

Testi/Bibliografia

·        R. C. Jaeger e T. N. Blalock, "Microelettronica", McGraw-Hill

·         N. Mohan, T. M. Undeland, W.P. Robbins, “Power Electronics: Converters, Applications, and Design”, Wiley

·         S.B. Dewan, A. Straughen, “Power Semiconductor Circuits”, Wiley – Interscience Publication

·         M.J. Fisher, “Power Electronics”, Thomson International Publishing 

Metodi didattici

Lezioni ed esercitazioni svolte in aula.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Prove orali con colloqui individuali.

Strumenti a supporto della didattica

Alcuni appunti ed esempi di esercizi.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Susanna Reggiani

Consulta il sito web di Martin Eugenio Omana