4F - Programmazione 2014-15
TECNOLOGIA e PROGETTAZIONE dei SISTEMI ELETTRICI ed ELETTRONICI
Contenuti disciplinari
A) Struttura della materia
Ripasso delle proprietà dell’atomo e delle definizioni di: nucleo, ione, isotopo, numero atomico,
numero di massa. Orbitali atomici. Orbitali molecolari. Lo stato solido: formazione delle bande di
energia; gli isolanti, i semiconduttori, i conduttori.
Le proprietà fisiche dei semiconduttori
Il drogaggio dei semiconduttori
La corrente di deriva
La corrente di diffusione
La giunzione P-N
Generazione, ricombinazione e diffusione dei portatori di carica
Le correnti nella giunzione P-N
La zona di svuotamento
Polarizzazione diretta della giunzione P-N
Polarizzazione inversa della giunzione P-N
B) Diodi
Diodo rettificatore:
- Caratteristica corrente-tensione
- Definizione di tensione di soglia, tensione di rottura (effetto zener, effetto valanga), corrente
inversa di saturazione
- Espressione della corrente in funzione della ddp applicata
- Comportamento in funzione della temperatura
- Resistenza statica, resistenza dinamica, capacità di giunzione
Applicazioni: circuiti a singola e a doppia semionda
Diodo zener
Applicazioni: stabilizzatore di tensione; limitatore di tensione con onda sinusoidale applicata in
ingresso
C) Transistor bipolari a giunzione (BJT)
Struttura e parametri
Caratteristiche volt-amperometriche di ingresso (IB,VBE)
Caratteristiche volt-amperometriche di uscita (IC, VCE): effetto Early (di modulazione di base)
Polarizzazione
- Saturazione ed interdizione -> Applicazioni in funzionamento ON/OFF
- Funzionamento in zona attiva
Comportamento alle piccole variazioni e in bassa frequenza del BJT: modello a parametri ibridi
Amplificatori per piccoli segnali
Analisi del circuito statico e dinamico (determinazione di resistenza di ingresso, resistenza di
uscita, guadagno di tensione e di corrente) dell’ amplificatore a emettitore comune
D) Alimentatori
Progetto, montaggio e misure (sia su basetta bianca che su basetta millefori: circuito realizzato con
tecnica filata).
• Dimensionamento del trasformatore
• Rettificatore a doppia semionda
• Filtro
• Regolatori di tensione con diodi zener
• Regolatori di potenza con BJT
• Stabilizzatori integrati (78Lxx)
• Regolatori di tensione integrati, per tensione di uscita variabile (LM117)
E) Transistor ad effetto di campo, JFET e MOSFET
JFET: Principio di funzionamento. Tipologie costruttive, caratteristica di uscita e zone di funzionamento.
Equazioni caratteristiche della corrente di uscita.
MOSFET: Principio di funzionamento. Tipologie costruttive, parametri fondamentali e specifiche.
Caratteristica di uscita e zone di funzionamento. Equazioni caratteristiche della corrente di uscita.
Analisi di un MOSFET ad arricchimento a canale n: transcaratteristica (ID,VGS) e caratteristica I-V di uscita
(ID,VDS)
F) Componenti di potenza: i Tiristori
SCR, DIAC, TRIAC, GTO (principio di funzionamento, caratteristiche elettriche)
Circuiti applicativi dei tiristori (Controllo della potenza a regolazione di fase e zero crossing)
G) La luce e i dispositivi a semiconduttore
La radiazione luminosa, riflessione e rifrazione della luce. Lunghezza d'onda.
Dispositivi fotoelettrici: fotoresistori, fotodiodi e fototransistor, led e display, accoppiatori ottici.
Pannelli fotovoltaici: caratteristica I-V e punto di massima potenza. Tipologie costruttive e specifiche dei
moduli in commercio. Standard AM0 e AM1.5 dello spettro solare per il calcolo della potenza.
Attività di Progettazione
- Alimentatore stabilizzato con cella zener e BJT
- Generatore PWM
- Controllo della velocità del motore in c.c. con tecnica PWM realizzata con un circuito analogico LM3524
retroazionato dalla tensione proveniente da una dinamo tachimetrica;
- Produzione delle tavole esecutive di progetto (schemi a blocchi, schemi elettrici, schemi logici, circuiti
stampati, schemi di cablaggio)
- Relazione finale di progetto.
Modena, 4 giugno 2015
Gli Insegnanti
I rappresentanti di classe
Giuliano Monti
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Giordano Grenzi
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