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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
ICT FOR INTERNET AND MULTIMEDIA - INGEGNERIA PER LE COMUNICAZIONI MULTIMEDIALI E INTERNET
Insegnamento
OPTOELECTRONICS FOR GREEN TECHNOLOGIES - OPTOELETTRONICA PER TECNOLOGIE GREEN
INP7080719, A.A. 2018/19

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

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
ICT FOR INTERNET AND MULTIMEDIA - INGEGNERIA PER LE COMUNICAZIONI MULTIMEDIALI E INTERNET
IN2371, ordinamento 2017/18, A.A. 2018/19
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Curriculum PHOTONICS [003PD]
Crediti formativi 9.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese OPTOELECTRONICS FOR GREEN TECHNOLOGIES
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione (DEI)
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

Mutuante
Codice Insegnamento Responsabile Corso di studio
INP7080564 OPTOELECTRONIC AND PHOTOVOLTAIC DEVICES - DISPOSITIVI OPTOELETTRONICI E FOTOVOLTAICI ENRICO ZANONI IN0520

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative ING-INF/01 9.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso I 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 01/10/2018
Fine attività didattiche 18/01/2019
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2018/19 Ord.2017

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
  • Working in group
  • Problem solving
  • Utilizzo di video disponibili online o realizzati

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)
  • Matlab

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Istruzione di qualita' Acqua pulita e igiene Energia pulita e accessibile Industria, innovazione e infrastrutture Citta' e comunita' sostenibili Agire per il clima