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IN/0183 - CORSO INTEGRATO: OPTOELETTRONICA ED AFFIDABILITA' DEI DISPOSITIVI

Anno Accademico 2017/2018

Docente
MASSIMO VANZI (Tit.)
GIOVANNA MURA
Periodo
Primo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
 



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/83]  INGEGNERIA ELETTRONICA [83/00 - Ord. 2016]  PERCORSO COMUNE10100
Obiettivi

Conoscenza e comprensione di
• fondamenti fisici della emissione fotonica nei semiconduttori.
• tecnologie costruttive di LED e laser.
• settori di applicazione principali: Telecomunicazioni, Optoelettronica, illuminazione, sensoristica.
• Principi e metodi del Design for Reliability

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
• nella esecuzione di misure elettro-ottiche su LED e laser
• nella lettura di datasheets di dispositivi commerciali in ogni loro dettaglio
• nella progettazione di prove di vita accelerate
• nella progettazione di analisi statistiche di Affidabilità di sistemi complessi (FMEA)


Abilità nell’identificare ed usare in autonomia dati per la risposta a quesiti concreti o astratti
• nella interpretazione dei dati sperimentali in termini di misura di parametri fisici e tecnologici
• nella ricostruzione, a partire dai datasheets, e progettazione della sequenza di passi tecnologici per la realizzazione di led e laser a eterostruttura
• nella previsione di tempi di vita a seguito di prove reali o simulate per componenti semplici


Abilità comunicative
• nell’interagire con altre persone nell’affrontare e risolvere problemi teorici e pratici assegnati dal docente a gruppi di studenti
• nell’esporre e discutere pubblicamente l’esito di propri lavori (tesine)

Capacità di apprendimento
• accedere a fonti complementari per lo studio della materia e la soluzione di problemi
• familiarità con la ricerca bibliografica

Prerequisiti

Sono indispensabili le conoscenze di Fisica dello Stato Solido, di teoria delle giunzioni pn e di tecnologia della microelettronica che sono contenute nei corsi di Fisica dei Semiconduttori e di Dispositivi Elettronici della laurea triennale in Ingegneria Elettrica, Elettronica ed Informatica attiva presso l’Università di Cagliari.
In particolare sono necessarie le conoscenze di
• Struttura a bande nei solidi
• Elettroni e lacune
• Giunzioni pn: tecnologia e caratteristiche elettriche
Sono importanti
• le abilità matematiche della soluzione di equazioni differenziali lineari ordinarie
• i richiami di Campi Elettromagnetici per la propagazione delle onde
Sono utili
La pratica con programmi di calcolo e restituzione in forma di grafico dei risultati
La pratica con fogli di lavoro, programmi di presentazione di diapositive, processori di testo

Contenuti

OPTOELETTRONICA.

Questo modulo è articolato in 5 temi settimanali da 10 ore l'uno di cui 8 di lezione frontale e 2 di esercitazione e/o seminario.

1) Equazione di bilancio e densità fotonica.
2) Potenza ottica, corrente e tensione in un diodo laser.
3) Propagazione guidata e far field
4) Tecnologia
5) Dispositivi fotonici avanzati

AFFIDABILITA'

Questo modulo è strutturato in 5 moduli settimanali da 10 ore di cui 7 di lezione e 3 di esercitazione, test e seminari.
1) Affidabilità e Qualità. Il Design for Reliability. (10h)
2) Basi statistiche della Affidabilità e le principali distribuzioni (10h)
3) Leggi di accelerazione e prove di vita accelerate (10h)
4) Affidabilità di sistemi (Part stress e Part Count analysis) (10h)
5) RBD ((Reliability Block Diagram), FTA (Fault Tree Analysis), FMEA (Failure Modes and Effects Analysis) Assicurazione della Qualità (10h)

Metodi Didattici

OPTOELETTRONICA
5 sotto-moduli settimanali di 10 ore ciascuno.
8 ore di lezione frontale + 2 ore di esercitazioni e/o seminari
AFFIDABILITA'
Questo modulo è strutturato in 5 moduli settimanali
da 10 ore di cui 7 di lezione e 3 di esercitazione, test e seminari.
Sono previsti test settimanali individuali e di gruppo e la prova pratica (prova di vita accelerata)
Per entrambi i moduli, le esercitazioni avvengono a gruppi, incoraggiando gli studenti a comunicare tra loro. Il report finale della esercitazione, redatto dal gruppo congiuntamente, viene poi valutato dal docente.
Viene incoraggiato anche il ricorso a testi supplementari, in vista della prova finale, dove è lasciato libero il ricorso a qualsiasi testo, anche non suggerito dal docente.

Verifica dell'apprendimento

OPTOELETTRONICA
Prova scritta.
La prova consiste di tre quesiti, alternati tra gli argomenti dei cinque sotto-moduli del modulo principale.
La tipologia di esercizi mira a verificare
1) Il grado di conoscenza e comprensione delle basi fisiche e tecnologiche
2) La capacità di utilizzare il materiale didattico e le fonti di letteratura per affrontare la soluzione dei problemi.
3) La abilità di esercitare opzioni, in esercizi a possibili soluzioni o multiple o non totalmente determinate
4) La capacità comunicativa. Questa si concretizza nel riconoscimento di un punteggio maggiore, anche in esercizi sbagliati, se lo studente percepisce (anche se non individua) la presenza di un errore, e la analizza il più estesamente possibile.
Ogni quesito viene valutato con un punteggio da 0 a 10, e la somma dei punteggi costituisce il voto in 30esimi del modulo.
Il voto finale del corso integrato è la media aritmetica tra i voti dei due moduli.


AFFIDABILITA'
Due modalità di valutazione:
1) test teorici settimanali individuali ed esercitazioni di gruppo + prova di vita accelerata e report finale
per poter verificare:
a) test teorici individuali: la conoscenza e comprensione della terminologia, dei principi e dei modelli proposti durante le lezioni teoriche

b) esercitazioni di gruppo: l’abilità nell’utilizzare conoscenze affidabilistiche e strumenti acquisiti ,

c)La prova di vita accelerata e report finale: la capacità comunicativa su tematiche affidabilistiche, la competenza pratica acquisita.
Voto del voto di affidabilità: Media matematica tra il voto conseguito durante i test e il voto del report della prova di vita accelerata
In alternativa
2) prova scritta con 10 domande sull’intero programma ( da 0 a 3 punti ogni domanda) + prova di vita accelerata e report finale
Voto finale del modulo di affidabilità: Media matematica del voto conseguito sulla prova scritta e quello sul report della prova di vita accelerata

Il voto finale del corso integrato è la media aritmetica tra i voti dei due moduli.

Testi

OPTOELETTRONICS:

Lecture Notes
Simon Sze. Physics of Semiconductor Devices. Capitolo 12
Coldren LA, Corzine SW, Mašanović ML. Diode lasers and photonic integrated circuits, Wiley series in microwave and optical engineering. Jhon Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey; Second Edition 2012.
J.T. Verdeyen. Laser Electronics. Third Edition, Prentice Hall, 1995.

RELIABILITY:

Lecture Notes
P. Citti Fondamenti di Affidabilità
E. Pollino L'affidabilità dei componenti elettronici a semiconduttore

Altre Informazioni

Slides di seminari e conferenze tenuti a simposi internazionali sugli argomenti caratterizzanti il Corso.
Alcune di queste slides, protette da Non Disclosure Agreement con industrie anche internazionali, verranno solo rese disponibili in aula, previo impegno degli studenti alla non divulgazione.

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