Laboratorio di Strumentazione
Elettronica
Proposte di attività per il Progetto Elettronico per
gli studenti della Laurea di Primo Livello
Gruppo di ricerca
Lodovico Ratti, responsabile del Laboratorio di Strumentazione
Elettronica
Stretta collaborazione con gruppo del prof. Valerio Re dell’Università
di Bergamo (Massimo Manghisoni, Gianluca Traversi)
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
Proposte di attività per studenti della Laurea di Primo Livello
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Linee di ricerca
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
Caratterizzazione di dispositivi e circuiti realizzati con tecnologie
innovative
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
Studio degli effetti delle radiazioni su dispositivi e circuiti
Proposte di attività per studenti della Laurea di Primo Livello
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Pixel attivi monolitici in tecnologia CMOS
Rivelatori di radiazione con amplificatore realizzato sullo stesso substrato del
sensore
Tecnologia CMOS deep submicron (130 nm)
Proposte di attività per studenti della Laurea di Primo Livello
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Pixel attivi monolitici in tecnologia CMOS
Preamplificatore
Filtro formatore
Discriminatore
Latch
VF
Gm
b0
b1
CF
C2
C1
+
A(s)
Vt
b0
b1
NMOS
P-well
PMOS
RST
PMOS
Front-end per rivelatori di tipo capacitivo
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Pixel attivi monolitici in tecnologia CMOS
25 mm
25 mm
Matrici di sensori ad elevata risoluzione spaziale e basso ingombro trasversale
(rivelatori sottili)
Proposte di attività per studenti della Laurea di Primo Livello
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Possibili attività su MAPS CMOS
Caratterizzazione di circuiti per lettura di segnali da
sensori integrati in tecnologia CMOS da 130 nm
Test su sensori CMOS integrati stimolati con laser
infrarosso (raccolta di carica)
Progetto, simulazione e layout di uno o più blocchi
circuitali (preamplificatore di carica, filtro formatore,
comparatore) per lettura di segnali da sensori CMOS
integrati
Simulazione a livello fisico di
sensori MAPS con software
TCAD (CAD tecnologico)
Proposte di attività per studenti della Laurea di Primo Livello
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Rumore nei dispositivi CMOS
La misura del rumore elettronico nei dispositivi CMOS
richiede la realizzazione di circuiti di interfaccia (tra
dispositivo ed analizzatore di spettro)
Amplificatore
a transimpedenza a
basso rumore
Circuito di
polarizzazione di
gate e drain
RF
Stadio di
guadagno
Analizzatore
di spettro
S
D.U.T.
Circuito di
polarizzazione
del bulk/well
Larga banda (>100 MHz)
Rumore elettronico estremamente basso
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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
D
D
G
S
+
+
+
+
+
+
+
+
+
STI
++ + + + ++
STI
S
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Proposte di attività per studenti della Laurea di Primo Livello
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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 nm
Realizzazione di strutture di test in tecnologia CMOS per lo
studio delle proprietà di rumore e di resistenza alle radiazioni
Caratterizzazione 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
Proposte di attività per studenti della Laurea di Primo Livello
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Quali opportunità offre l’attività presso il
Laboratorio di Strumentazione Elettronica
L’attività presso il Laboratorio di Strumentazione Elettronica può
coprire gli aspetti teorici e/o sperimentali degli argomenti proposti
Offre allo studente, a seconda dell’argomento affrontato, la
possibilità di acquisire competenze relativamente a
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
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