پروژه آموزشی شبیه سازی ترانزیستورهای تک الکترونی با متلب و مقایسه با سایر ترانزیستورها

شبیه سازی ترانزیستورهای تک الکترونی با متلب و مقایسه با سایر ترانزیستورها
طراحی بکمک ابزارهای کامپیوتری  (CAD) بعنوان ابزاری جهت طراحی و شبیه سازی مدارهای الکترونیکی یکی از عوامل مؤثر در رشد صنعت میکروالکترونیک است. در واقع پیچیدگی­های سیستم های الکترونیکی مدرن ، نیاز به استفاده از  ابزار کارآمد تر CAD را هویداتر می کند. بنابراین، اجرای موفقیت آمیز مجموعه شبیه­سازی های CAD قابلیت  مجتمع سازی در مقیاس بسیار بزرگ (VLSI) را در آینده  فراهم می سازد. تا به امروز، به طور عمده به سه روش در منظور شبیه سازی مدارهای SET اشاره می شود :تکنیک شبیه سازی مونت کارلو (MC): روش MC است که بهترین روش شناخته شده به منظور شبیه سازی ادوات SED است می­باشد. روش MC با بررسی تمام احتمالات تونل زنی قطعه ممکن شروع می شود محاسبه احتمالات  و با استفاده از احتمالات وزن­ها محاسبه شده و در نهایت  یکی از رخدادهای احتمالی تصادفی انتخاب می گردند. این هست .این روش به نظر می رسد دقیق ترین راه برای پیدا کردن ویژگی­های هر SED می باشد. با این حال، برای شبیه سازی مدار­های بزرگ بسیار وقت گیر است.

تکنیک شبیه سازی معادله مستر (ME): از سوی دیگر ME، ، فرایند مارکوف را جهت تونل زنی الکترون ها از جزیره ای به جزیره دیگر استفاده می کند و در نتیجه شبیه سازی حالتهای مختلف را اشغال خواهد کرد . برای این کار، مجموعه ای از تمام حالات ممکن از مدار، که توسط منابع ولتاژ خارجی و توزیع بار تعریف شده در مدار است بکار گرفته خواهد شد که به منظور حل ME، تنها تعداد محدودی از حالت ها می توانند در نظر گرفته شود . روش ME

تنها زمانی که اطلاعاتی در مورد پیش ساختار مدار در شبیه سازی در دسترس است نسبت به MC سودمند است.

روش مدل ماکرو SPICE: برخی از تلاش های نیز گزارش شده است که بیان از این است که رفتار مدل SET با استفاده از مدار معادل بر اساس قطعات میکرو الکترونیک معمولی (مانند منابع ولتاژ و جریان ، دیودها و مقاومت ) که مدل های کلاسیک آنها در محیط SPICE وجود دارد قابل پیاده سازی است. این روش محیط سازگار بسیار مطلوبی را با SPICE ارائه می دهد ، که صرفا در تجربی­ست و ممکن است مقیاس پذیر نباشد.

روش Matlab: ترانزيستور تك الكتروني در سطح شبیه­سازی مانند يك جعبه الكترون است كه داراي دو اتصال جداگانه براي ورود و خروج الكترون مي‌باشد. در این فصل با توجه به  مكانيسم تونل زني در ترانزيستور تك الكتروني مدلی را برای شبیه سازی رفتار جریان ولتاژ قطعه معرفی  خواهیم کرد و نتایج آنرا بدست خواهیم آورد. شبیه سازی ها شامل محاسبه مشخصه جریان ولتاژ یک نمونه ترانزیستور SET با نسداد کلومبی، مشخصه جریان ولتاژ یک نمونه ترانزیستور SET با تغییرات دما از 0 تا 100 درجه کلوین، مشخصه جریان ولتاژ یک نمونه ترانزیستور SET با تغییرات ولتاژ گیت از 0.02- تا 0.02، مشخصه جریان ولتاژ یک نمونه ترانزیستور SET با تغییرات ولتاژ گیت از 0.02- تا 0.02 به ازای ولتاژ درین ثابت، مشخصه جریان ولتاژ یک نمونه ترانزیستور SET با تغییرات ولتاژ گیت از 0.02- تا 0.02 به ازای ولتاژ درین متغیر از 0.01 تا 0.1، و مشخصه جریان ولتاژ یک نمونه ترانزیستور SET با تغییرات ولتاژ گیت از 0.02- تا 0.02 به ازای تغییرات دما بین 0 تا 20 کلوین می باشد. برای شبیه سازی این قطعه از نرم افزار متلب 2013 استفاده شده است.