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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA ELETTRONICA
Insegnamento
OPTOELECTRONIC AND PHOTOVOLTAIC DEVICES - DISPOSITIVI OPTOELETTRONICI E FOTOVOLTAICI
INP7080564, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2018/19

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
INGEGNERIA ELETTRONICA (Ord. 2008)
IN0520, ordinamento 2008/09, A.A. 2019/20
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Crediti formativi 9.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese OPTOELECTRONIC AND PHOTOVOLTAIC DEVICES
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione (DEI)
Sito E-Learning https://elearning.dei.unipd.it/course/view.php?idnumber=2019-IN0520-000ZZ-2018-INP7080564-N0
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione INGLESE
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile ENRICO ZANONI ING-INF/01
Altri docenti MATTEO MENEGHINI ING-INF/01
MATTEO MENEGHINI ING-INF/01

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Ingegneria elettronica ING-INF/01 9.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
Turni
LABORATORIO 1.0 8 17.0 2
LEZIONE 8.0 64 136.0 Nessun turno

Calendario
Inizio attività didattiche 30/09/2019
Fine attività didattiche 18/01/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2019

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
1 A.A. 2018/2019 01/10/2018 15/03/2020 ZANONI ENRICO (Presidente)
MENEGHINI MATTEO (Membro Effettivo)
BEVILACQUA ANDREA (Supplente)
GERARDIN SIMONE (Supplente)
GEROSA ANDREA (Supplente)
NEVIANI ANDREA (Supplente)
VOGRIG DANIELE (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Conoscenze di base di elettromagnetismo, ottica, fisica atomica. Conoscenza dei principi di funzionamento dei dispositivi a semiconduttore
Conoscenze e abilita' da acquisire: Conoscenze: Proprietà dei materiali semiconduttori composti. Meccanismi di assorbimento e generazione della luce nei semiconduttori. Conoscenza dei principi di funzionamento dei principali dispositivi optoelettronici (LED, laser, fotorivelatori, celle solari) e dei dispositivi ad eterogiunzione (High Electron Mobility Transistors)
Abilità: Capacità di analizzare le proprietà elettriche e ottiche di dispositivi elettronici ed optoelettronici e definire le caratteristiche indicate nei vari campi di applicazione. Calcolo dell'efficienza di dispositivi LED e dispositivi fotovoltaici. Derivazione di semplici modelli del comportamento elettrico e ottico di dispositivi elettronici ed optoelettronici a partire da una descrizione fisica (geometrie, composizione, droganti, spessori degli strati epitassiali) dei dispositivi stessi.
Modalita' di esame: Prove scritte intermedie a metà e alla fine del corso con esercizi numerici e semplici domande di teoria. Dopo la fine del corso: appelli d'esame scritti con esercizi numerici e domande di teoria.
Criteri di valutazione: La valutazione si basa sulla verifica della conoscenza teorica dei principi di funzionamento dei dispositivi optoelettronici e ad eterogiunzione e delle proprietà dei materiali usati in optoelettronica. Viene richiesta la capacità di risolvere semplici esercizi numerici e di confrontare le nozioni teoriche acquisite con semplici problemi applicativi.
Contenuti: Cenni di meccanica quantistica. Eterostrutture. Teoria di Anderson. Diagrammi a Bande. Profilo Capacità-Tensione. Buche quantiche. Proprietà delle eterostrutture e dei dispositivi a semiconduttori composti. Transistor ad effetto di campo ad eterostruttura e loro applicazioni. Modulazione di drogaggio e High Electron Mobility Transistors (HEMT). Proprietà ottiche dei semiconduttori. Transizioni radiative e assorbimento. Rate equations. Ricombinazione non radiativa. Ricombinazione Auger. Teoria della ricombinazione radiativa. Dispositivi emettitori di luce: Light Emitting Diode (LED). Caratteristiche tensione-corrente. Non idealità delle caratteristiche tensione-corrente. Valutazione delle resistenze parassite. Carrier loss e carrier overflow. Electron blocking layers, un caso reale: l'efficiency droop. Dipendenza delle proprietà elettro-ottiche dalla temperatura. Efficienza quantica interna, esterna, efficienza di estrazione. LED ad alta efficienza. Laser a semiconduttore. Condizioni di oscillazione laser, soglia di guadagno. Propagazione dei modi in cavità. Diodi laser: principi di funzionamento. Rate equation in regime stazionario. Caratteristica potenza ottica-corrente di un diodo laser. Diodi laser per comunicazioni su fibra ottica. Diodi superluminescenti. Fotorivelatori: diodi p-i-n, avalanche photodetectors (APD), rivelatori MSM, fototransistor. Celle solari. Struttura delle celle solari, principi di funzionamento, non idealità. Strutture ottimizzate di celle solari: celle a concentrazione, celle multigiunzione, celle a film sottile. Approfondimenti. Affidabilità in optoelettronica: proposte di tesi
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Il corso è strutturato in lezioni di teoria (circa 48 ore), esercitazioni numeriche in aula, dimostrazioni sperimentali in aula e in laboratorio (circa 24 ore). Sono previsti seminari tenuti da ricercatori di laboratori industriali e accademici. Attraverso la visita ai laboratori del dipartimento viene presentata l'attività di ricerca svolta da ricercatori del DEI anche in collaborazione con industrie dei settori semiconduttori e optoelettronica, con applicazione nelle telecomunicazioni, nella bioingegneria, nell'illuminazione, nell'elettronica di potenza, nei sistemi per l'automobile.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Nelle pagine web del corso sono presenti tutte le slide delle lezioni, i testi di alcuni tra gli esercizi proposti, e materiale didattico complementare relativo ad alcuni argomenti specifici.
Testi di riferimento:
  • Kasap, Safa O.; Sinha, Ravindra Kumar, Optoelectronics and photonics: principles and practices S. O. Kasap. Boston [etc.]: Pearson, 2013. Cerca nel catalogo
  • Schubert, E. Fred, Light-emitting diodes E. Fred Schubert. Cambridge: Cambridge University, 2006. Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Lecturing
  • Laboratory
  • Problem based learning
  • Case study
  • Working in group
  • Questioning
  • Action learning
  • Problem solving
  • Utilizzo di video disponibili online o realizzati
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)
  • Matlab
  • SPICE (software per simulazione circuitale)

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Salute e Benessere Istruzione di qualita' Energia pulita e accessibile Industria, innovazione e infrastrutture Consumo e produzione responsabili Agire per il clima