The course is taught in English.

Questo insegnamento intende dotare gli studenti di precise capacitā e conoscenza dei principali strumenti CAD di progettazione, simulazione dei micro e dei nano sistemi. Partendo dai concetti base dei microsistemi, e la loro modellizzazione multi-fisica, il corso sviluppa sia la modellizzazione e simulazione di tipo comportamentale dei sistemi e dei sottosistemi (BEM, behavioral modelling), sia la descrizione agli elementi finiti delle parti strutturali e funzionali (FEM, finite element modelling) di un microsistema.
Per entrambe le modellizzazioni sono descritti ed usati i principali strumenti CAD disponibili, estraendo i parametri di progetto rilevanti, prima per una analisi, successivamente per la sintesi e l'integrazione di sistema.
Obiettivo principale del corso e' fornire agli studenti la metodologia di progetto capace di operare sui diversi domini fisici cui I microsistemi necessariamente operano.

La progettazione di micro e nano sistemi richiede conoscenze sui diversi domini fisici, oltre che quello elettrico (quali meccanico, termico, magnetico, ottico, fluidico, ') e soprattutto la capacitā di collegarli tra loro per realizzare sistemi di trasduzione (sensori e attuatori ad esempio), dunque interfacciare ed integrare le diverse componenti.
Queste conoscenze sono acquisite facendo da prima una rilettura in forma unificata dei domini, basata sugli scambi energetici tra questi e sviluppare, oltre ai modelli, anche precise descrizioni comportamentali e di interazione tra essi mediante analisi agli elementi finiti per studiarne le caratteristiche risultanti ed estrarre le specifiche dei componenti di singolo dominio, per poi procedere alla progettazione e fabbricazione.
Nel corso verranno impiegati e resi di uso familiare recenti strumenti CAD multi-fisici e verranno anche ripresi e riveduti modelli e descrizioni equivalenti basate su simulatori classici quali ad esempio SPICE.
E' cura del corso fornire capacita' allo studente di collegare i dati e gli strumenti CAD in modo tale da acquisire una metodologia di progettazione dei microsistemi pratica ed efficace.

Concetti base di micro e nano tecnologie.

- Circuiti elettrici equivalenti
- Modelli PSPICE: modellizzazione generale e speciale, equivalente forze/elettrico, sistemi micromeccanici
- L-EDIT e layout editor, esempi di mask making con un sensore di pressione
- Altri tool CAD integrati per simulazioni mixed mode
- Introduzione a MATLAB, esempi e laboratorio
- Introduzione a SIMULINK, esempi (Senturia ' Cantilever) e laboratori
- Descrizioni FEM, introduzione a COMSOL, esempio di un cantilever
- Modellizzazione e interazione tra differenti domini fisici
- Attuatori elettrostatici (tensione e carica)
- Sensing elettrostatico (capacitivo), elettrico (resistivo), circuiti di ponte ed interfaccia
- Cenni su altri domini (chimici, biochimici, biologici) e loro campi applicativi
- Cenni a tecnologie particolari

Verranno svolte esercitazioni usando CAD specifici per i microsistemi. Obiettivo dei laboratori č apprendere capacitā pratiche di progettazione e di simulazione multi-fisica ed applicare le competenze acquisite nello svolgere il progetto e la simulazione di un semplice MEMS/NEMS. Le sessioni di laboratorio continueranno formando piccoli gruppi di studenti che dovranno sviluppare un proprio progetto, che verrā valutato in sede di esame.

Testi utili:
' Stephen D.Senturia, MICROSYSTEM DESIGN, Kluwer Academic Publishers
' G.Gerlach, W.Doetzel, MICROSYSTEM TECHNOLOGY: A GUIDE FOR STUDENTS, John Wiley & Sons