I paragrafi sono tratti dal programma dell'anno scorso, disponibile su web-docenti.
Il registro sarà aggiornato periodicamente (?)

Lezione 1:
Cenni sui principali dispositivi elettronici. Introduzione ai meccanismi di conduzione: trascinamento (deriva) e diffusione.
Classificazione dei materiali sulla _base_ dell'attitudine a condurre corrente: conduttori, isolanti, semiconduttori.
Semiconduttori nella Tavola Periodica degli Elementi.
Energia di un elettrone. Principali semiconduttori semplici e composti. Leghe binarie e ternarie.

Lezione 2:
Prospettiva storica. Confronti tra silicio, germanio e arseniuro di gallio.
Classificazione dei materiali sulla _base_ della struttura: amorfi, (mono-)cristallini, policristallini.
Reticoli cubici: semplice, a corpo-centrato e a facce-centrato. Cella elementare "generalizzata" e reale.
Notazione di Miller per individuare piani e direzioni in un reticolo cubico.
Reticolo del diamante (silicio e germanio) e della zincoblenda (arseniuro di gallio).
Concentrazione di atomi nel reticolo monocristallino del silicio.
Schematizzazione 2-D del reticolo del silicio e dell'arseniuro di gallio.

Lezione 3:
Modello a legame covalente. Concetto di bandgap e influenza dalla temperatura.
Conduzione degli elettroni a livello di legame covalente; introduzione del concetto di "lacuna".
Esperimento di Rutherford e "superamento" del modello di atomo di Thomson.
Modello di Rutherford per l'atomo di idrogeno isolato.
Valutazione dell'energia potenziale e dell'energia cinetica dell'elettrone.
Aspetti critici del modello atomico di Rutherford.
Postulati di Bohr. Correzioni di Bohr al modello atomico di Rutherford.
Valutazione dell'energia dell'elettrone dell'atomo di idrogeno isolato. Numero quantico principale.
Energia di ionizzazione. Corrispondenza con i dati sperimentali di Balmer.
Cenni di meccanica quantistica: Principio di Indeterminazione di Heisenberg, Legge di De Broglie, Principio di Esclusione di Pauli.
Derivazione dell'Equazione d'Onda di Schroedinger in funzione dell'energia. Numeri quantici e stati quantici.
Formazione delle bande nel reticolo cristallino del silicio. Banda di conduzione, banda di valenza, banda proibita.

Lezione 4:
Parallelo tra modello a legame covalente e modello a bande di energia.
Struttura a bande per conduttori, isolanti e semiconduttori.
Andamento di Eg al variare della temperatura.
Concetto di massa efficace. Relazione di dispersione.
Concetto di "impulso del cristallo".
Andamento delle bande al variare dell'impulso del cristallo nelle direzioni cristallografiche [111] e [100] per il silicio e l'arseniuro di gallio.
Semiconduttore "a gap indiretto" e "a gap diretto".
Massa efficace in funzione della curvatura delle bande nelle valli.
Massa efficace di densità di stato.
Funzione di distribuzione di Fermi-Dirac.

Lezione 5:
Concentrazione di elettroni liberi (ovvero in banda di conduzione) e lacune libere.Densità efficace degli stati.
Livello di Fermi in un semiconduttore intrinseco.
Concentrazione intrinseca dei portatori.

Lezione 6:
Concentrazione intrinseca dei portatori e sua dipendenza dalla temperatura.
Legge dell'Azione di Massa.
Equazioni di Shockley per gli elettroni e per le lacune.
Semiconduttore estrinseco. Specie trivalenti e pentavalenti.
Semiconduttore di tipo N. Atomi donatori.
Semiconduttore di tipo P. Atomi accettori.
Energia di ionizzazione dell'elettrone "quasi-libero" di un atomo pentavalente nel reticolo del silicio.

Lezione 7:
Stati quantici al livello Ed nella banda proibita in un semiconduttore di tipo N
Stati quantici al livello Ea nella banda proibita in un semiconduttore di tipo P
Livello di Fermi in un semiconduttore estrinseco.
Semiconduttore degenere.
Principio di neutralità. Espressioni di n e p in presenza di accettori e donatori. Esercizio.
Diagramma di n in funzione della temperatura nel silicio di tipo N.
Dipendenza dalla temperatura di Ec-Ef nella regione estrinseca.
Analisi della regione di congelamento: espressione di n.

Lezione 8:
Espressione di n alla temperatura T3.
Introduzione ai fenomeni di trasporto dei portatori. Teorema di equipartizione dell'energia.
Velocità (media) di trascinamento. Mobilità degli elettroni.
Mobilità delle lacune. Velocità media di trascinamento in funzione del campo elettrico. Velocità di saturazione.
Modello di mobilità agli alti campi di Caughey-Thomas. Collisione da reticolo e da impurità.
Dipendenza della mobilità dalla temperatura reticolare e dal drogaggio.

Lezione 9:
Conduzione in un semiconduttore omogeneo e band bending.
I legge di azione di massa generalizzata.
Espressioni delle correnti di trascinamento/deriva di elettroni e lacune.
Considerazioni sulla conducibilità nei semiconduttori estrinseci.

Lezione 10:
Densità di corrente di diffusione per elettroni e lacune.
Diffusività e relazioni di Einstein. Concetto di iniezione. Bassi e alti livelli di iniezione.
Ricombinazione all'equilibrio termodinamico ed in presenza di sorgente luminosa.
Classificazione dei processi di ricombinazione. Ricombinazione diretta (band-to-band).
Espressione della velocità di ricombinazione netta ai bassi livelli di iniezione.

Lezione 11:
Valutazione del coefficiente di emissione per gli elettroni e per le lacune.
Equazioni di Shockley per gli elettroni e per le lacune. Principio dell'equilibrio dettagliato in un semiconduttore a gap indiretto.
Valutazione della velocità di ricombinazione netta secondo il modello di Shockley-Read-Hall.

Lezione 12:
Tempo medio di vita dei minoritari in un semiconduttore a gap indiretto fortemente drogato.
Espressione della velocità di ricombinazione netta per un semiconduttore a gap indiretto fortemente drogato.
Espressione della velocità di ricombinazione netta (modello di Shockley-Read-Hall) nel caso generale.
Espressione della velocità di generazione netta nel caso di svuotamento.
Paragone tra i tempi (medi) di vita di ricombinazione e di generazione e commenti.
Derivazione dell'equazione di continuità per gli elettroni.
Derivazione dell'equazione di continuità delle lacune.
Equazione di Poisson.