CORSO DI LAUREA IN ASTRONOMIA

Programma del corso di Esperimentazioni di Fisica II

Corso fondamentale del secondo anno tenuto dal prof. Pierluigi Frabetti

Scopo del corso:

Fornire i principi di base ed elementi tecnico-pratici dell'elettronica a semiconduttori lineare e digitale: della strumentazione necessaria per le relative misure; della strumentazione in uso nelle osservazioni astronomiche e nella sperimentazione con raggi cosmici.

Contenuto del corso:

Richiami di elettromagnetismo classico: cariche, forze, campi potenziali. Cenni di struttura atomica e dei cristalli: teoria delle bande, valenza e conduzione, livelli di Fermi. Proprietà elettriche dei materiali: mobilità e conducibilità, isolanti, semiisolanti, semiconduttori, conduttori, semiconduttori intrinseci e drogati. Tecnologia della preparazione dei materiali: drogaggio per diffusione e per impiantazione ionica. Materiali a contatto; giunzioni metallo-metallo, metallo-semiconduttore, diodi, Shottky; giunzioni P-N, svuotamento, polarizzazione e caratteristiche dinamiche, diodi Zener, a valanga, tunnel. Transistori a giunzione: funzionamento e caratteristiche statiche e dinamiche, parametri ibridi. Elementi passivi dei circuiti: resistori, capacitori, induttanze, partitori resistivie capacitivi. Elementi attivi: raddrizzatori e stabilizzatori di tensione; amplificatori adattatori di impedenza. FET transistori ad effetto di campo: JFET, MOSFET a svuotamento ed arricchimento; caratteristiche, transconduttanza, capacità di ingresso; amplificatore di tensione e di carica. Strutture a multigates: shift registers, CCD ad uso astronomico. Elettronica digitale: Cenni di logica simbolica, algebra di Boole, rappresentazione binaria; porte logiche fondamentali NOT AND NAND OR NOR; circuiti sequenziali; flip-flop, memorie, contatori e decodificatori. Cenni alla struttura dei calcolatori: Bus Alu Memorie Periferici, sistemi operativi, linguaggi librerie; reti locali e lontane. Cenni alla radiazione cosmica: primaria e secondaria, tecniche di rivelazione: contatori a gas proporzionali e no, calorimetri, e scintillazione, Cerenkov, camere a deriva, camere a scintilla, a bolle e a nebbia. Strumenti di misura: tester analogici e digitali, oscilloscopi analogici e digitali, capacimetri ecc.

M.N. Morris, Semiconductor devices, Macmillan.
S. Lipschutz, Matematica di base per il calcolatore, Collana SCHAUM Etas libri.
P.W. Nicholson, Nuclear electronics, John Wiley & Sons.