programma del corso

Elettronica I
Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica e Informatica
Docente: Gino Giusi, Dipartimento di Ingegneria, Università degli Studi di Messina, Contrada di Dio, 98166
S. Agata (Messina), tel: 090-3977560, e-mail: [email protected], web: http://www.ginogiusi.com
Obiettivo del corso: analisi e progettazione di circuiti elettronici analogici basati su diodi e transistors.
Prerequisiti: teoria delle reti elettriche lineari in DC e AC. Testi consigliati: “Microelettronica”, R.C.
Jaeger, T. N. Blalock, Mc Graw Hill.
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 passabasso, 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.