- Oggetto:
- Oggetto:
Fisica dei semiconduttori con laboratorio
- Oggetto:
Semiconductor Physics with laboratory
- Oggetto:
Anno accademico 2022/2023
- Codice dell'attività didattica
- FIS0121
- Docente
- Paolo Olivero (Titolare)
- Corso di studi
- 008510-105 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica del Sistema Meteoclimatico, Generale e delle Tecnologie Avanzate
- Anno
- 1° anno 2° anno
- Periodo didattico
- Secondo semestre
- 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 dell'insegnamento "Fisica dello Stato Solido"Contents of the "Solid State Physics" course.
- Propedeutico a
-
- 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.
- Introdurre concetti di base per i sistemi a bassa dimensionalità
- 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.
- To introduce basic concepts for low-dimensionality systems
- 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, sistemi a bassa dimensionalità).
- 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, low-dimensionality systems).
- 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
L'insegnamento 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.
Tutte le lezioni frontali si terranno in lingua inglese.
Per quanto riguarda le misure di gestione del quadro pandemico, le modalità di erogazione (in presenza, telematiche e/o miste) sono organizzate consistentemente con le disposizioni dell'Ateneo riportate a questo link.
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.
All frontal lectures will be given in English language.
With regards to the management of the pandemic situation, the course will be given (in presence, online and/or in mixed mode) by fully complying to the policies of the University of Torino described at this link.
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'esame consisterà in un colloquio orale (in lingua italiana o inglese, a scelta dell'esaminando) 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.
Per quanto riguarda le misure di gestione del quadro pandemico, le modalità di verifica dell'apprendimento (in presenza, telematiche e/o miste) sono organizzate consistentemente con le disposizioni dell'Ateneo riportate a questo link.
The exam will consist in an oral colloquium (in English or Italian, at the student's choice) 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.
With regards to the management of the pandemic situation, the exams (in presence, online and/or in mixed mode) will be organized by fully complying to the policies of the University of Torino described at this link.
- Oggetto:
Programma
Lezioni frontali:
- 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
- Transistors: giunzione bipolare, JFET, MOSFET
- Dispositivi "Charge coupled device" (CCD)
- Sistemi a bassa dimensionalità (quantum well, quantum wire, quantum dot)
Attività in laboratorio:
- caratterizzazione di una cella fotovoltaica;
- caratterizzazione di transistors BJT, J-FET e MOSFET;
- caratterizzazione di una giunzione p-n in funzione della temperatura.
Frontal lectures:
- 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
- Transistors: bipolar junction, JFET, MOSFET
- Charge coupled devices
- Low dimensionality system (quantum wells, quantum wire, quantum dots)
Laboratory activities:
- characterization of a photovoltaic cell;
- characterization of BJT, J-FET and MOSFET transistors;
- charcaterization of a p-n junction at variable temperature.
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Semiconductor Devices, Physics and Technology
- Anno pubblicazione:
- 2002
- Editore:
- John Wiley and Sons
- Autore:
- S.M.Sze
- ISBN
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Fisica e tecnologia dei dispositivi a semiconduttore
- Anno pubblicazione:
- 1985
- Editore:
- Ingegneria elettrica Franco Angeli
- Autore:
- A. S. Grove
- ISBN
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Physics of semiconductor devices
- Anno pubblicazione:
- 1990
- Editore:
- Prentice Hall
- Autore:
- M. Shur
- ISBN
- Obbligatorio:
- No
- 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.
[4] J. I. Pankove, "Optical Processes in Semiconductors", Dover
EMERGENZA SANITARIA: Nel perdurare della emergenza sanitaria, le necessarie misure verranno intraprese per rendere facilmente accessibile in remoto il materiale didattico integrativo.[1] S.M.Sze, "Semiconductor Devices, Physics and Technology, 2nd edition", John Wiley and Sons, USA, 2002
[2] A.S.Grove, "Physics and Technology of Semiconductor Devices" (Wiley International Edition)
[3] M.Shur, "Physics of semiconductor devices", Prentice Hall series in Solid State electronics,New Jersey, 1990.
[4] J. I. Pankove, "Optical Processes in Semiconductors", Dover
SANITARY EMERGENCY: In concurrence with the sanitary emergency, all necessary measures will be adopted to facilitate the remote access to the support teaching material.- Oggetto:
