Laboratorio di Strumentazione Elettronica

Proposte di attività per il Progetto Elettronico per gli studenti della Laurea di

Primo Livello

2Proposte di attività per studenti della Laurea di Primo Livello

Gruppo di ricerca

Stretta collaborazione con gruppo del prof. Valerio Re dell’Università di Bergamo (Massimo Manghisoni, Gianluca Traversi)

Lodovico Ratti, responsabile del Laboratorio di Strumentazione Elettronica

Tre dottorandi (Alessia Manazza, Emanuele Quartieri e Stefano Zucca) ed un post-doc (Luigi Gaioni) attualmente impegnati in attività di ricerca presso il nostro gruppo

3Proposte di attività per studenti della Laurea di Primo Livello

Caratterizzazione di dispositivi e circuiti realizzati con tecnologie innovative

Studio degli effetti delle radiazioni su dispositivi e circuiti

Caratterizzazione di tecnologie CMOS submicrometriche (Lmin=65, 45 nm)

Test di dispositivi e circuiti appartenenti a processi produttivi CMOS ad integrazione verticale (tecnologie 3D, 130 nm)

Sviluppo di strumentazione per misure di rumore ad elevata precisione su un esteso intervallo di frequenze

Progetto di elettronica di lettura in tecnologia integrata per rivelatori di radiazione ad elevata risoluzione spaziale

Sviluppo di sensori monolitici a pixel attivi (MAPS) in tecnologia CMOS deep submicron e CMOS 3D per applicazioni a minimo ingombro e bassa dissipazione di potenza

Linee di ricerca

4Proposte di attività per studenti della Laurea di Primo Livello

Pixel attivi monolitici in tecnologia CMOS

Rivelatori di radiazione con amplificatore realizzato sullo stesso substrato del sensore

Tecnologia CMOS deep submicron (130 nm)

5Proposte di attività per studenti della Laurea di Primo Livello

PMOSPMOSNMOS P-well

Gm

A(s)

b0

b0

b1

b1

+

CF

C1

C2

Vt

RST

VF

Preamplificatore

Filtro formatore Discriminatore

Latch

Pixel attivi monolitici in tecnologia CMOS

Front-end per rivelatori di tipo capacitivo

6Proposte di attività per studenti della Laurea di Primo Livello

Pixel attivi monolitici in tecnologia CMOS

Matrici di sensori ad elevata risoluzione spaziale e basso ingombro trasversale (rivelatori sottili)

25 m

25

m

7Proposte di attività per studenti della Laurea di Primo Livello

Possibili attività su MAPS CMOS

Caratterizzazione di circuiti per lettura di segnali da sensori integrati in tecnologia CMOS da 130 nmTest su sensori CMOS integrati stimolati con laser infrarosso (raccolta di carica)

Simulazione a livello fisico di sensori MAPS con software TCAD (CAD tecnologico)

Progetto, simulazione e layout di uno o più blocchi circuitali (preamplificatore di carica, filtro formatore, comparatore) per lettura di segnali da sensori CMOS integrati

8Proposte di attività per studenti della Laurea di Primo Livello

Rumore nei dispositivi CMOS

Circuito dipolarizzazione di

gate e drain

Amplificatorea transimpedenza a basso rumore

Stadio di guadagno

SD.U.T.

Circuito di polarizzazione del bulk/well

Analizzatore di spettro

RF

Larga banda (>100 MHz)

Rumore elettronico estremamente basso

La misura del rumore elettronico nei dispositivi CMOS richiede la realizzazione di circuiti di interfaccia (tra dispositivo ed analizzatore di spettro)

9Proposte di attività per studenti della Laurea di Primo Livello

Resistenza alle radiazioni in dispositivi e circuiti

Nei dispositivi CMOS la radiazione ionizzante genera carica negli ossidi (ossido di gate, ossido di campo, shallow trench isolation) e può danneggiare l’interfaccia Si/SiO2

L’esposizione a radiazione ionizzante può dunque comportare variazione della tensione di soglia, aumento delle correnti di leakage di drain ed aumento del rumore elettronico

G

DS

+++++++ G

D

STI+++++++++

+++++++++

STI

S

10Proposte di attività per studenti della Laurea di Primo Livello

Possibili attività relative a caratterizzazione di tecnologie CMOS standard e 3D

Studio sperimentale delle caratteristiche di rumore in dispositivi CMOS con lunghezza minima di canale pari a 65 e 45 nmRealizzazione di strutture di test in tecnologia CMOS per lo studio delle proprietà di rumore e di resistenza alle radiazioniCaratterizzazione sotto il profilo del rumore e della resistenza alle radiazioni di dispositivi e circuiti appartenenti a processi CMOS standard e ad integrazione verticale (130 nm)Sviluppo di circuiti di interfaccia (progetto, simulazione, realizzazione di PCB) a larga banda per misure di rumore su dispositivi elettronici

11Proposte di attività per studenti della Laurea di Primo Livello

progetto e realizzazione di circuiti analogici a basso rumore (in tecnologia integrata e non)

uso degli strumenti software più diffusi per la simulazione ed il progetto di circuiti elettronici

caratteristiche delle tecnologie CMOS bulk di più recente introduzione e di altre tecnologie innovative (e.g. processi di integrazione verticale o 3D)comportamento dei dispositivi elettronici, anche a livello fisico, approfondito a livello sia teorico, sia sperimentale

uso di strumentazione di laboratorio avanzata

Quali opportunità offre l’attività presso ilLaboratorio di Strumentazione Elettronica

L’attività presso il Laboratorio di Strumentazione Elettronica può coprire gli aspetti teorici e/o sperimentali degli argomenti propostiOffre allo studente, a seconda dell’argomento affrontato, la possibilità di acquisire competenze relativamente a