Реєстраційний номер
2121U008593, Матеріали видань та локальних репозитаріїв
Категорія
Опубліковано, Стаття
Назва роботи
ОПТИМІЗАЦІЯ ФОРМИ І РОЗМІРУ ІНЖЕКТУЮЧИХ КОНТАКТІВ ІНТЕГРАЛЬНИХ P-I-N-СТРУКТУР НА ОСНОВІ ВИКОРИСТАННЯ МЕТОДУ КОНФОРМНИХ ВІДОБРАЖЕНЬ
Автор
Бомба А. Я.
Мороз І. П.
Бойчура М. В.
Bomba A. Ya.
Moroz I. P.
Boichura M. V.
Дата публікації
02-04-2021
Постачальник інформації
Журнал "Радіоелектроніка, інформатика, управління" (Національний університет "Запорізька політехніка")
Першоджерело
https://ric.zp.edu.ua/article/view/227316
Видання
National University "Zaporizhzhia Polytechnic"
Опис
Актуальність. P-i-n-діоди широко використовуються у техніці надвисоких частот для управління електромагнітним полем. Керування полем здійснюється за рахунок формування в області власного напівпровідника (і-області) електронно-діркової плазми під дією керуючого струму. Розвиток керуючих пристроїв на p-i-n-діодах привів до появи інтегральних p-i-n-структур різних типів, характеристики яких (наприклад, швидкодія, рівень комутованої потужності тощо) перевищують аналогічні характеристики об’ємних діодів. Властивості p-i-n-структур визначають ряд процесів: дифузійно-дрейфовий процес перенесення зарядів, рекомбінаційно-генераційні, теплові, інжекції тощо. Очевидно, що зазначені процеси повинні враховуватись (знаходити відображення) у математичній моделі системи комп’ютерного проектування керуючих пристроїв надвисокочастотних систем. Комплексне врахування процесів приводить до постановки складних задач. Одна із них – задача оптимізації форми, геометричних розмірів та розміщення інжектуючих контактів (активної області).
Мета. Полягає у розробці математичної моделі та відповідного їй програмного комплексу процесу взаємодії надвисокочастотних хвиль з електронно-дірковою плазмою в активній області напівпровідникових комутуючих поверхнево-орієнтованих інтегральних p-i-n-структур з контактами стрічкового типу для проведення процедури оптимізації форми та геометричних розмірів активної області.
Метод. Основна ідея розробленого алгоритму – застосування методу конформних відображень для приведення фізичної області задачі до канонічного вигляду з подальшим розв’язанням на даній області внутрішніх крайових задач для рівняння амбіполярної дифузії та хвильового рівняння чисельно-аналітичними методами (використано метод скінченних різниць, частинних областей із застосуванням проекційних граничних умов, аналог методу Гальоркіна). В основі оптимізаційного алгоритму лежить поетапне розв’язання (при заданих на кожному етапі формі та геометричних розмірах активної області) наступних задач: знаходиться розрахункова сітка вузлів для фізичних областей задачі, розраховується розподіл концентрації носіїв заряду в активній області, обчислюється коефіцієнт передачі енергії в досліджуваній системі, який входить в запропонований оптимізаційний функціонал. Екстремальні значення функціоналу знаходяться методом рівномірного пошуку.
Результати. Запропонована математична модель та відповідний результативний алгоритм оптимізації форми та геометричних розмірів активної області ( і-області) інтегральних поверхнево-орієнтованих p-i-n-структур розширює інструментальну базу для проектування напівпровідникових схем надвисоких частот (аналогічних, наприклад, CST MICROWAVE STUDIO).
Висновки. Розроблено алгоритм оптимізації форми та геометричних розмірів активної області інтегральних поверхневоорієнтованих p-i-n-структур з заглибленими контактами, що призначені для комутації електромагнітних сигналів міліметрового діапазону. Універсальність алгоритму забезпечується застосуванням методу конформних відображень просторових областей. Розглянуто приклад застосування запропонованого алгоритму для пошуку оптимальних розмірів клиновидних (в поперечному розрізі) контактів кремнієвих структур.
Додано/оновлено в НРАТ
2026-02-09
