L'insegnamento è obbligatorio per gli studenti dei Corsi di Laurea in Ingegneria Elettronica e in Ingegneria Fisica e costituisce il primo elemento della catena che dalle conoscenze di fisica dello stato solido, condurrà lo studente a comprendere strutture circuitali complesse in ambito analogico e digitale.
In particolare le competenze acquisite nell'insegnamento di Dispositivi Elettronici saranno direttamente applicate sia a livello teorico sia sperimentale nel corso di Circuiti Elettronici.

-Conoscenza delle principali proprietà elettroniche dei solidi, con particolare attenzione ai semiconduttori
-Conoscenza delle proprietà dei semiconduttori in equilibrio
-Conoscenza dei principali parametri di trasporto di elettroni e lacune in un semiconduttore
-Capacità di valutare le concentrazioni di carica libera in un semiconduttore in equilibrio e fuori equilibrio
-Conoscenza dettagliata delle principali equazioni utilizzate per decrivere il comportamento dei materiali semiconduttori all'equilibrio e fuori equilibrio.
-Capacità nell'applicare le opportune semplificazioni e approssimazioni alle equazioni dei semiconduttori nei casi di maggior interesse pratico.
-Capacità di definire il diagramma a bande di una struttura a semiconduttore e di derivarne in modo qualitativo il comportamento elettrico sia all'equilibrio che fuori equilibrio.
-Capacità di prevedere la distribuzione di carica nella giunzione metallo-semiconduttore.
-Capacità di prevedere il comportamento elettrico (rettificante o ohmico) di una giunzione metallo-semiconduttore in base ai materiali utilizzati per la sua realizzazione.
-Capacità di prevedere la distribuzione di carica nella giunzione p-n con profili di drogaggio sia uniformi sia variabili.
-Capacità di correlare il comportamento fuori equilibrio di un diodo a giunzione con i principali meccanismi di trasporto di carica nella giunzione: polarizzazione diretta, inversa e rottura.
-Capacità di costruire i modelli di ampio e piccolo segnale di un diodo a giunzione e di correlarli con il comportamento sperimentale
-Conoscenza dei principi di funzionamento dei transistori bipolari BJT e delle equazioni che ne determinano il comportamento statico e capacità di correlarle con le caratteristiche statiche.
-Capacità di costruire i modelli di ampio e piccolo segnale di un BJT e di correlarli con il comportamento sperimentale.
-Conoscenza dei principi di funzionamento dei transistori a effetto di campo FET.
-Conoscenza dettagliata dei sistemi MOS in termini di distribuzione di carica nelle diverse regioni di funzionamento:
svuotamento, debole e forte inversione e accumulo
-Conoscenza del comportamento statico di MOSFET a canale lungo e dei principali effetti che si presentano con lunghezze di canale ridotte.
-Capacità di costruire i modelli di ampio e piccolo segnale di un MOSFET e di correlarli con il comportamento sperimentale.
-Conoscenza dei dispositivi a gate flottante utilizzati nelle memorie non volatili
-Conoscenza dei principali processi tecnologici per i semiconduttori
-Abilità di valutare dai parametri di processo i profili di drogaggio e gli spessori degli strati nei processi per semiconduttori
-Abilità di padroneggiare le principali problematiche legate allo scalamento dei dispositivi a semiconduttore

Buona conoscenza dei concetti di base della fisica dello stato solido: descrizione a bande di energia e distribuzione dei portatori di carica. Conoscenza approfondita delle principali grandezze che descrivono i materiali di interesse elettronico quali conducibilita', costante dielettrica e loro dipendenza dalle condizioni di utilizzo: temperatura, frequenza. Conoscenza dei fondamenti dell'elettrotecnica per la comprenzione dei modelli elettrici equivalenti utilizzati nella descrizione dei dispositivi a semiconduttore.

Argomenti trattati nelle lezioni:
-Introduzione alla fisica dello stato solido
-Solidi: comportamento elettronico, struttura a bande
-Semiconduttori: elettroni e lacune, densità degli stati e statistica
-Semiconduttori in equilibrio
-Semiconduttori fuori equilibrio: trasporto e generazione-ricombinazione (GR)
-Trasporto nei semiconduttori: fenomeni di urto, mobilità, velocità di saturazione
-Trasporto nei semiconduttori: diffusione, diffusività, relazione di Einstein
-GR: diretta e assistita da trappole. Approssimazione di tempo di vita
-Diagrammi a bande semiconduttori drogati e calcolo delle concentrazioni dei portatori
-Equazioni di Schockley
-Fenomeni di conduzione nei semiconduttori: trascinamento e diffusione
-Modello matematico dei semiconduttori
-Applicazione del modello matematico ad alcuni casi significativi di semiconduttori fuori equilibrio
-Giunzione metallo-semiconduttore all’equilibrio: diagramma a bande e studio elettrostatico.
-Effetto della tensione applicata sulla giunzione metallo-semiconduttore: comportamento ohmico o rettificante, variazione della carica di svuotamento e Capacità di svuotamento
-Giunzione p-n all'equilibrio: diagramma a bande e studio elettrostatico
-Effetto della tensione applicata sulla giunzione p-n: variazione della carica di svuotamento e Capacità di svuotamento
-Metodo di misura del potenziale di contatto nelle giunzioni basato su 1/C^2
-Quasi livelli di Fermi e legge della giunzione
-Correnti nella giunzione e valutazione del modello statico
-Distribuzione delle correnti in polarizzazione diretta e inversa
-Effetto delle resistenze serie sulle caratteristiche statiche
-Concetto di tensione di accensione del diodo
-Meccanismi di rottura elettrica della giunzione
-Modello a controllo di carica e Capacità di diffusione
-Derivazione del modello di ampio segnale e di piccolo segnale del diodo a giunzione
-Meccanismi di funzionamento del transistore bipolare BJT
-Correnti e parametri caratteristici del BJT in regione attiva diretta
-Calcolo delle concentrazioni dei portatori nelle regioni di emettitore, base e collettore
-Derivazione delle equazioni di Ebers Moll e modello statico
-BJT nelle regioni attiva inversa, saturazioned interdizione
-Caratteristiche statiche e modello di piccolo segnale del BJT
-Sistemi MOS: diagramma a bande all'equilibrio e valutazione degli effetti della tensione applicata
-Fenomeno dell'inversione di popolazione
-Derivazione della carica totale nel semiconduttore al variare delle tensione applicata
-Sistemi MOS in forte inversione e calcolo della tensione di soglia
-Sistemi CMOS: il transistore MOSFET a canale n e a canale p
-Analisi a canale graduale del MOSFET
-Modello statico del MOSFET a canale lungo in regione quadratica e di saturazione
-Effetto di substrato
-Modello di ampio e piccolo segnale del MOSFET
-Effetti di canale corto nei MOSFET
-Principi di tecnologia dei semiconduttori: crescita del cristallo, epitassia, processi di drogaggio, crescita di film e ossidazione, deposizione di strati metallici, attacco chimico
-Tecnologia dei semiconduttori: fotolitografia, circuiti integrati bipolari, circuiti integrati a MOS
-Evoluzione della tecnologia dei semiconduttori: scalamento e legge di Moore
-Tecnologia dei semiconduttori: cenni ai semiconduttori composti

Le esercitazioni in aula permetteranno agli studenti di applicare in modo quantitativo le equazioni ricavate a lezione su strutture a semiconduttore che abbiano una forte correlazione con dispositivi reali.

Le lezioni faranno ricorso alla lavagna connessa al sistema di videoproiezione, tutto il materiale prodotto messo a disposizione sul portale della didattica. Gli esercizi sono discussi e risolti in aula. Si forniranno esercizi a casa per l’autovalutazione e la preparazione dell’esame finale.
I libri di testo consigliati sono:
Ben Streetman, Sanjay Banerjee, Solid State Electronic Devices (6th Edition), Prentice Hall
G. Ghione, Dispositivi per la microelettronica, McGraw 1998

L’esame è uno scritto con 18/30 domande (aperte e a scelta multipla), 12/30 problemi numerici. Il massimo risultato ottenibile con lo scritto è pari a 30/30. Un esame orale è richiesto per accedere al 30 e lode.