Docente/i: Enrico Dallago   Sabina Merlo  

Denominazione del corso: Complementi di elettronica di potenza e MEMS
Codice del corso: 502991
Corso di laurea: Ingegneria Elettrica
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/01
L'insegnamento è affine per:
Crediti formativi: CFU 12
Sito web del corso: http://ims.unipv.it/MEMS/

Obiettivi formativi specifici

La prima parte del corso intende fornire una conoscenza specifica sull'applicazione dei semiconduttori di potenza assieme a conoscenze sulla progettazione dei convertitori elettronici di potenza.
La parte del corso relativa ai MEMS, a carattere principalmente informativo, si propone di fornire allo studente una panoramica delle tecnologie di fabbricazione, dei principi di funzionamento e delle applicazioni dei sistemi micro-elettro-meccanici (MEMS) e micro-opto-elettro-meccanici (MOEMS) su silicio. Al termine del corso lo studente avrà acquisito anche conoscenze relative agli aspetti di caratterizzazione sperimentale di MEMS e MOEMS, nonché dell’interfacciamento con l’elettronica di elaborazione.

Programma del corso

Essendo il corso a carattere interdisciplinare, esso verrà tenuto da un gruppo di docenti della facoltà e da esperti dell’industria.

Programma della parte di corso relativa ai complementi di elettronica di potenza

Dispositivi a semiconduttore
Richiami sul funzionamento reale dei dispositivi a semiconduttore di potenza, controllo di temperatura, protezioni e packaging. Circuiti di pilotaggio discreti ed integrati. Montaggi serie e parallelo di diodi ed SCR. Moduli a semiconduttore. Componenti a semiconduttore innovativi. Circuiti integrati di potenza.

Convertitori raddrizzatori
Raddrizzatori trifase a diodi ed SCR. Montaggi con trasformatore interfasico. Caratteristiche dei trasformatori trifase per i circuiti raddrizzatori. Rendimento di conversione di un raddrizzatore. Armoniche di tensione lato continua. Armoniche di corrente lato alternata. Filtri lato continua e lato alternata. Buchi di tensione. Convertitori bidirezionali.

Convertitori cc/cc per alta potenza (chopper)
Chopper a SCR e chopper a GTO. L'impiego del chopper in trazione elettrica.

Convertitori cc/cc per bassa potenza ed alta frequenza di commutazione (SMPS)
Alimentatori lineari e convertitori commutati. Tecniche di commutazione soft. Convertitori risonanti e quasi risonanti. Convertitori a capacità commutate. Applicazioni.

Convertitori cc/ca
Inverter trifase. Inverter a tensione impressa, inverter a corrente impressa. Regolazione della tensione e della frequenza in uscita ad un inverter. Modulazione basata sui vettori di spazio. Inverter ad alta frequenza.

Principi e metodi dell'affidabilità

Programma della parte di corso relativa ai MEMS.

Introduzione su sensori e attuatori
Principi generali; parametri caratteristici dei sensori e degli attuatori; evoluzione dai macro-dispositivi ai micro-dispositivi; microsistemi integrati e micromoduli; incapsulamento; applicazioni.

Tecnologie di fabbricazione basate sulla micro-lavorazione del silicio (micromachining)
Bulk micromachining; surface micromachining; metodi epitassiali; electroplating; taglio wafer (dicing); wafer/wafer bonding.

Microattuatori, microsensori, MEMS e MOEMS
Principi di attuazione meccanica e termica; strutture di attuazione e rivelazione; esempi applicativi di sensori inerziali, sensori di pressione, microspecchi, attenuatori ottici, matrici di commutazione ottica, microfluidica, sensori magnetici.

Misure per la caratterizzazione di MEMS e MOEMS
Misure elettriche; misure ottiche; esempi applicativi.

Circuiti di interfaccia
Circuiti di interfaccia per sensori capacitivi e resistivi; circuiti di pilotaggio degli attuatori; esempi applicativi.

Prerequisiti

Conoscenze di meccanica, elettromagnetismo, teoria dei circuiti, elettronica, materiali e tecnologie per l’elettronica.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 75
Esercitazioni (ore/anno in aula): 30
Attività pratiche (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

Modalità di verifica dell'apprendimento

Per quanto riguarda la parte del corso relativa ai complementi di elettronica di potenza è previsto un esame orale su tutto il programma del corso. Lo studente potrà presentare un elaborato su un argomento del corso che contribuirà alla valutazione durante la prova orale.
Per quanto riguarda la parte del corso relativa ai MEMS,lo studente che avrà seguito regolarmento le lezioni potrà scegliere di approfondire una tematica, concordata con il docente, relativa agli argomenti trattati nel corso. Egli dovrà quindi tenere una relazione su questo tema in forma seminariale durante la prova di esame, che sarà completata dalle domande del docente sul contenuto del corso. In altrenativa, vi sarà un prova orale con domande che copriranno tutte le tematiche trattate a lezione.