- Oggetto:
- Oggetto:
Fisica dei semiconduttori
- Oggetto:
Semiconductor Physics
- Oggetto:
Anno accademico 2016/2017
- Codice dell'attività didattica
- MFN1461
- Docente
- Prof. Paolo Olivero (Titolare del corso)
- Corso di studi
- 008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente e delle Tecnologie Avanzate
- Anno
- 1° anno 2° anno
- Periodo didattico
- Terzo periodo didattico
- Tipologia
- D=A scelta dello studente
- Crediti/Valenza
- 6
- SSD dell'attività didattica
- FIS/03 - fisica della materia
- Modalità di erogazione
- Tradizionale
- Lingua di insegnamento
- Inglese
- Modalità di frequenza
- Facoltativa
- Tipologia d'esame
- Orale
- Prerequisiti
-
Contenuti dei corsi "Fisica dello Stato Solido" e "Laboratorio di Fisica della Materia"Contents of the "Solid State Physics" and "Matter Physics Laboratory" courses.
- Propedeutico a
-
- Mutuato da
- http://scienzadeimateriali.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=8d92
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
- Fornire i concetti di base nella fisica dei semiconduttori (statistica dei portatori, meccanismi di conduzione, teoria di Shockley-Read-Hall).
- Fornire le conoscenze di base della fisica dei più importanti dispositivi elettronici (giunzioni p-n e Schottky, transistors a giunzione bipolare e a effetto di campo, dispositivi CCD).
- Introdurre le procedure di caratterizzazione sperimentale of giunzioni bipolari e celle celle fotovoltaiche.
- To provide the basic knowledge on the physics of semiconductor devices (carrier statistics, conduction mechanisms, Shockley-Read-Hall theory).
- To provide the basic knowledge of the physics of the most important electronic devices (p-n and Schottky junctions, bipolar junction and field effect transistors, CCD devices).
- To introduce the experimental procedures for the characterization of bipolar junctions and photovoltaic devices.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Conoscenza e capacità di comprensione:
- Comprensione dei concetti alla base delle proprietà elettriche dei materiali semiconduttori e dei dispositivi basati su di essi (giunzioni bipolari e Schottky, celle fotovoltaiche, transistors).
- Comprensione delle modalità di funzionamento di strumentazione di laboratorio e delle relative tecniche sperimentali per la caratterizzazione di giunzioni bipolari e dispositivi fotovoltaici.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
- Capacità di comprendere e padroneggiare i modelli fisici fondamentali per l'interpretazione dei fenomeni di trasporto elettrico nei semiconduttori e di funzionamento dei principali dispositivi basati su di essi (giunzioni bipolari e Schottky, celle fotovoltaiche, transistors)
- Capacità di effettuare misure di laboratorio seguendo un adeguato protocollo sperimentale per la caratterizzazione di giunzioni bipolari e dispositivi fotovoltaici
Knowledge and understanding
- Understanding the basic concepts on the electrical properties of semiconducting materials and of related devices (bipolar and Schottky junctions, photovoltaic cells, transistors).
- Understanding of the functionalities of laboratory equipment and of relevant experimental techniques for the characterization of bipolar junctions and photovoltaic devices.
Applying knowledge and understanding
- Ability to understand and manage fundamental physical models to interpret charge transport mechanisms in semiconductors, as well as the functionalities of main related devices (bipolar and Schottky junctions, photovoltaic cells, transistors).
- Ability to take experimental measurements, adopting a suitable experimental protocol for the characterization of bipolar junctions and photovoltaic devices
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
Il corso è organizzato in 5 CFU (40 ore) di didattica frontale e 1 CFU (10 ore) di didattica di laboratorio.
La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, mentre è obbligatoria (frequenza minima 70%) per le sessioni di laboratorio.
I primi 3 CFU di didattica frontale saranno erogati in lingua inglese. La lingua in cui si terranno gli ultimi 2 CFU sarà concordata con gli studenti, sulla base delle loro richieste e della eventuale presenza di studenti stranieri.
Questo corso è mutuato dal modulo Solid State Physics - mod. A del corso Solid State Physics per la laurea magistrale in Scienza dei Materiali.
The course is organized in 5 credits (40 hours) of frontal lectures and 1 credit (10 hours) of laboratory activities.
The attendance to the frontal lectures is optional, while it is compulsory (minimum 70% attendance) for the laboratory sessions.
The first 3 credits of frontal lectures will be given in English language. The last 2 credits of frontal lectures will be given either in Italian or English, on the basis of the students' requests and of the presence of foreign students in the class.
The course is shared with the Solid State Physics - mod. A module of the Solid State Physics course of the Master Degree in Material Science.
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'esame consisterà in un colloquio orale della durata di circa 30 minuti in cui si valuteranno:
- la comprensione dei contenuti delle lezioni frontali, sia per quanto riguarda la derivazione delle formulazioni che la risoluzione di semplici esercizi numerici;
- i contenuti delle relazioni delle attività integrative di laboratorio, che gli studenti sono chiamati a produrre a gruppi e consegnare almeno una settimana prima dell'esame.
The exam will consist in an oral colloquium of about 30 minutes in which the following aspects will be evaluated:
- understanding of the contents of the frontal lectures, both with regards to the derivation of the formalism presented in the lectures and to the solution of simple numerical problems;
- contents of the reports of the supporting laboratory activities, which the students must produce in groups and deliver at least one week before the exam.
- Oggetto:
Attività di supporto
Attività in laboratorio:
- caratterizzazione di una cella fotovoltaica;
- caratterizzazione di una giunzione p-n a temperatura ambiente e in funzione della temperatura.
Laboratory activities:
- characterization of a photovoltaic cell;
- charcaterization of a p-n junction at room temperature and at variable temperature.
- Oggetto:
Programma
- Breve richiamo ai concetti basilari della fisica dei semiconduttori
- Statistica dei portatori in semiconduttori intrinseci ed estrinseci
- Teoria di Shockley-Read-Hall
- Meccanismi di trasporto nei semiconduttori
- Giunione p-n: derivazione della legge del diodo, diodo non ideale
- Fisica e aspetti tecnologici dei dispositivi fotovoltaici
- Giunione metallo-semiconduttore: diodo Schottky
- Tecnica DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy)
- Transistors: giunzione bipolare, JFET, MOSFET
- Dispositivi "Charge coupled device" (CCD)
- Short review on basic concepts in semiconductor physics
- Carrier statistics in intrinsic and extrinsic semiconductors
- Shockley-Read-Hall theory
- Charge transport mechanisms in semiconctors
- p-n junction: derivation of the diode law, non-ideal diode
- Physics and technological aspects of photovoltaic devices
- Metal-semiconductor junction: Schottky diode
- Deep level transient spectroscopy
- Transistors: bipolar junction, JFET, MOSFET
- Charge coupled devices
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
[1] S.M.Sze, "Semiconductor Devices, Physics and Technology, 2nd edition", John Wiley and Sons, USA, 2002
[2] A.S.Grove, "Fisica e tecnologia dei dispositivi a semiconduttore", 4a edizione, Ingegneria elettrica Franco Angeli, Milano 1985
[3] M.Shur, “Physics of semiconductor devices”, Prentice Hall series in Solid State electronics,New Jersey, 1990.
[3] J. I. Pankove, “Optical Processes in Semiconductors”, Dover
[1] S.M.Sze, "Semiconductor Devices, Physics and Technology, 2nd edition", John Wiley and Sons, USA, 2002
[2] A.S.Grove, "Fisica e tecnologia dei dispositivi a semiconduttore", 4a edizione, Ingegneria elettrica Franco Angeli, Milano 1985
[3] M.Shur, “Physics of semiconductor devices”, Prentice Hall series in Solid State electronics,New Jersey, 1990.
[3] J. I. Pankove, “Optical Processes in Semiconductors”, Dover
- Oggetto:
Orario lezioni
Giorni Ore Aula Lunedì 9:00 - 13:00 Martedì 9:00 - 13:00 Giovedì 9:00 - 13:00 Lezioni: dal 26/04/2016 al 23/06/2016
- Oggetto:
Note
Orario lezioni frontali
# lezionedataorarioaula120/04/20179:00-11:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 9221/04/20179:00-11:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 9327/04/20179:00-11:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 9428/04/20179:00-11:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 9502/05/20179:00-11:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 9604/05/20179:00-11:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 9705/05/20179:00-11:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 9815/05/201711:00-13:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 9916/05/20179:00-11:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 91017/05/20179:00-11:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 91118/05/20179:00-11:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 9lab intro18/05/201714:00-16:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 91219/05/20179:00-11:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 91322/05/201711:00-13:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 91423/05/20179:00-11:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 91525/05/20179:00-11:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 91626/05/20179:00-11:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 91729/05/201711:00-13:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 91830/05/20179:00-11:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 91931/05/20179:00-11:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 92001/06/20179:00-11:00aula D1, 5° piano, via P. Giuria 9Orario laboratorio
dataGruppo 1Gruppo 2Gruppo 3Gruppo 4Esperienza A: caratterizzazione elettrica in temperatura di una giunzione PN
Esperienza B: caratterizzazione elettrica di celle fotovoltaiche
Composizione gruppi di laboratorio
# gruppomembriAppelli
# appellodataorarioaula129/06/2017 9:00-13:00 TBA 213/07/2017 9:00-13:00 TBA 214/09/2017 9:00-13:00 TBA Frontal lectures timesheet
# lecturedatetimeroom120/04/20179:00-11:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 9221/04/20179:00-11:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 9327/04/20179:00-11:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 9428/04/20179:00-11:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 9502/05/20179:00-11:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 9604/05/20179:00-11:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 9705/05/20179:00-11:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 9815/05/201711:00-13:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 9916/05/20179:00-11:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 91017/05/20179:00-11:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 91118/05/20179:00-11:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 9lab intro18/05/201714:00-16:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 91219/05/20179:00-11:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 91322/05/201711:00-13:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 91423/05/20179:00-11:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 91525/05/20179:00-11:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 91626/05/20179:00-11:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 91729/05/201711:00-13:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 91830/05/20179:00-11:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 91931/05/20179:00-11:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 92001/06/20179:00-11:00room D1, 5th floor, via P. Giuria 9Laboratory timesheet
dateGroup 1Group 2Group 3Group 4Lab session A: electrical characterization in temperature of a PN junction
Lab session B: electrical characterization of photovoltaic cells
Composition of lab groups
# groupmembersExams
# examdatetimeroom129/06/2017 9:00-13:00 TBA 213/07/2017 9:00-13:00 TBA 314/09/2017 9:00-13:00 TBA - Oggetto:
