زمانی ترانزیستور در ناحیه خطی یا فعال کار می کند که دیود بیس امیتر روشن و دیود بیس کلکتور قطع باشد
مولفه های جریانی ترانزیستور در ناحیه فعال:
Ixمقداری از جریان حفره ای که بوسیله الکترون های بیس جذب می شود
IPCمقداری از جریان حفره ای که از بیس عبور می کند
Incoجریان الکترونی بیس که برای ترکیب با حفره های ، به می آیند
شامل 29 اسلاید powerpoint
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه67
فهرست مطالب
4-1 گرما ودما
4-2 نوار بی متال
4-3 انبساط مایع وگاز
4-4 ترموکوپلها
تئوری
کاربرد عملی
یادداشتها
4-5 سنسورهای مقاومت فلزی (metal-resistance sensors)
دماسنج مقاومتی (Resistance thermometer)
4-6 ترمیستورها
سنسورهای دما و ترانسیدیو سرهای حرارتی
4-1 گرما ودما
کمیت فیزیکی که ما آن را گرما می نامیم یکی از اشکال مختلف انرژی است و مقدار گرما معمولا برحسب واحد ژول سنجیده میشود.مقدار گرمایی که در یک شی موجوداست قابل اندازه گیری نمی باشد اما می توان تغییرات گرمای موجود در یک شی که بر اثر تغییر دما و یا تغییر در حالت فیزیکی (جامد به مایع، مایع به گازف یک شکل کریستالی به شکل کریستالی دیگر) ایجاد میشود اندازه گیری کرد.
بنابراین از این جنبه دما میزان گرما برای ماده است تاوقتی که حالت فیزیکی آن بدون تغییر باقی بماند.
ارتباط بین دما و انرژی گرمایی بسیار شبیه به ارتباط بین سطح ولتاژ وانرژی الکتریکی است.
سنسورهای دمای رایج تماما وابسته به تغییراتی هستند که همراه با تغییرات دمای ماده به وجود می آید. ترانسیدیوسرهای انرژی الکتریکی به انرژی گرمای جریان عبوری از یک هادی استفاده می کنند اما ترانسدیوسرهای گرمایی به انرژی الکتریکی به طور مستقیم این تبدیل را انجام نمی دهند ومطابق با قوانین ترمودینامیک نیازمند تغییرات دمایی برای عمل کردن هستند بدین گونه که در دمای بالاتر گرما می گیرد و در دمای پایین تر این مقدار گرما را تخلیه می کند.
4-2 نوار بی متال
آشکارسازی حرارتی در موارد متنوعی مانند آشکار کردن آتش سوزی، گرمایش تا یک حد معین ویا تشخیص عیب در یک سردکننده مورد استفاده قرار می گیرد .ساده ترین نوع سنسور حرارتی از نوع بی متال استکه اصول کار آن در شکل به تصویر کشیده شده است. ترکیب فوق شامل دو نوار فلزی از دو جنس مختلف است که با نقطه جوش و یا پرچ کردن در دو نقطه به یکدیگر متصل شده اند. جنس فلز دو نوار به گونه ای انتخاب می شود که ضرایب انبساطی خطی آنها با یکدیگر تفاوت زیادی داشته باشند. مقدار انبساط یا ضریب انبساط خطی عبارت است از خارج قسمت تغییر مقدار طول به تغییر دما و این مقدار برای همه فلزات مقداری است مثبت بدین معنی که با افزایش دما طول نوار افزایش می یابد. مقادیر ضریب انبساط را برای چند نوع فلز بر حسب واحد 10*k بیان کرده است.
خمیدگی پدیده آمده در نوار بی متال را می توان وسط هر یک از انواع ترانسدیوسرهای جابه جایی که در فصل مورد بررسی قرار گرفت تشخیص داد اما اغلب اوقات از خود نوار بی متال برای راه اندازی کنتاکتهای یک کلید استفاده می شود ومعمولا خود بی متال یک از کنتاکتهای کلید است. نوع رایج نوار بی متال هنوز هم در انواعی از تموستاتها مورد استفاده قرار می گیرد اگر چه بی متال در آنها به صورت حلزونی پیچیده شده است.این شکل بی متال باعث افزایش حساسیت بی متال می شود چون حساسیت بی متال با طور نوار بستگی مستقیم دارد. در صورتی که محدوده دما وتغییرات آن کم می باشد مقدار انحراف دقیقتا متناسب با تغییر دما خواهد بود.
این نوع ترموستاتها دارای مشخصه نامطلوب هیسترزیس هستند به طوری که به عنوان مثال ترموستاتی که برای مقدار دمای 20c ساخته شده ممکن است در 22c باز شود.
شکل نوار بی متال که تشکیل شده از دو نوار فلزی که با نقطه جوش و یا میخ پرچ به یکدیگر متصل شده اند. معمولا برای اینکه حساسیت نوار بی متال نس
فرمت فایل : WORD ( قابل ویرایش ) تعداد صفحات:64
گرما ودما
کمیت فیزیکی که ما آن را گرما می نامیم یکی از اشکال مختلف انرژی است و مقدار گرما معمولا برحسب واحد ژول سنجیده میشود.مقدار گرمایی که در یک شی موجوداست قابل اندازه گیری نمی باشد اما می توان تغییرات گرمای موجود در یک شی که بر اثر تغییر دما و یا تغییر در حالت فیزیکی (جامد به مایع، مایع به گازف یک شکل کریستالی به شکل کریستالی دیگر) ایجاد میشود اندازه گیری کرد.
بنابراین از این جنبه دما میزان گرما برای ماده است تاوقتی که حالت فیزیکی آن بدون تغییر باقی بماند.
ارتباط بین دما و انرژی گرمایی بسیار شبیه به ارتباط بین سطح ولتاژ وانرژی الکتریکی است.
سنسورهای دمای رایج تماما وابسته به تغییراتی هستند که همراه با تغییرات دمای ماده به وجود می آید. ترانسیدیوسرهای انرژی الکتریکی به انرژی گرمای جریان عبوری از یک هادی استفاده می کنند اما ترانسدیوسرهای گرمایی به انرژی الکتریکی به طور مستقیم این تبدیل را انجام نمی دهند ومطابق با قوانین ترمودینامیک نیازمند تغییرات دمایی برای عمل کردن هستند بدین گونه که در دمای بالاتر گرما می گیرد و در دمای پایین تر این مقدار گرما را تخلیه می کند.
4-2 نوار بی متال
آشکارسازی حرارتی در موارد متنوعی مانند آشکار کردن آتش سوزی، گرمایش تا یک حد معین ویا تشخیص عیب در یک سردکننده مورد استفاده قرار می گیرد .ساده ترین نوع سنسور حرارتی از نوع بی متال استکه اصول کار آن در شکل به تصویر کشیده شده است. ترکیب فوق شامل دو نوار فلزی از دو جنس مختلف است که با نقطه جوش و یا پرچ کردن در دو نقطه به یکدیگر متصل شده اند. جنس فلز دو نوار به گونه ای انتخاب می شود که ضرایب انبساطی خطی آنها با یکدیگر تفاوت زیادی داشته باشند. مقدار انبساط یا ضریب انبساط خطی عبارت است از خارج قسمت تغییر مقدار طول به تغییر دما و این مقدار برای همه فلزات مقداری است مثبت بدین معنی که با افزایش دما طول نوار افزایش می یابد. مقادیر ضریب انبساط را برای چند نوع فلز بر حسب واحد 10*k بیان کرده است.
چکیده
فناوری Si CMOS به دلیل مصرف توان پایین، تراکم بالای تراشه ها، نویز پایین و قابلیت اطمینان به عنوان فناوری غالب در عرصه VLSI شناخته شده است. در گذشته تحقیقات گسترده بر روی سیلیسیم تحت کرنش رشد چشم گیری یافته است. در این پایان نامه، ساختار جدیدی معرفی می گردد که محدودیت قاعده مقیاس بندی را از طریق تلفیق کرنش با مهندسی زیرنوار، تا حدود زیادی مرتفع می سازد. این ساختار ترانزیستور MOSFET با کانال کرنش یافته و پیوند ناهمگون در سورس می باشد.
افزاره مورد بررسی، عملکرد بهتر و سرعت بالایی نسبت به افزاره های CMOS توده ای دارد. علاوه بر این، فرایند ساخت این افزاره با فناوری ساخت CMOS کاملا منطبق می باشد و در تمامی حوزه هایی که افزاره های توده ای قابل استفاده هستند، کاربرد دارد.
تحلیل های عددی نشان می دهند که استفاده از کرنش و پیوند ناهمگون در ساختار این ترانزیستور، موجب بهبود قابلیت حرکت حامل ها، افزایش جریان حالت روشنی و هدایت انتقالی و نیز بهبود مشخصات DC افزاره می گردد. از جمله مشکلاتی که در این افزاره وجود دارد، نشتی تونل زنی نوار به نوار به دلیل استفاده از ماده SiGe می باشد که به افزایش جریان حالت خاموشی در این افزاره منجر می گردد و علی رغم جریان راه انداز بالا، موجب محدودیت در استفاده از این افزاره برای کاربردهای توان پایین می شود. جهت رفع این عیب برای اولین بار از ساختار اکسید نامتقارن و مهندسی زیر نوار برای کاهش جریان نشتی در این افزاره استفاده شده است. ساختار پیشنهاد شده، 93% کاهش در جریان حالت خاموشی ایجاد کرد. همچنین به منظور افزایش بیشتر جریان حالت خاموش، ساختار SHOT دو گیتی پیشنهاد شد که جریان راه انداز آن تقریبا دو برابر SHOT تک گیتی می باشد. جهت کاهش جریان نشتی افزاره SHOT دو گیتی از ایده اکسید گیت نامتقارن و مهندسی تابع کار استفاده شده است. ساختار پیشنهاد شده 90% کاهش در جریان نشتی ایجاد نموده است.
همچنین با در نظر گرفتن تاثیرات مهمی که اثرات خودگرمایی در کاهش جریان افزاره و بروز پدیده مقاومت منفی دارد، ساختار MOSFET با پیوند ناهمگون در سورس با ساختار عایق چند لایه ای پیشنهاد شد. ساختار پیشنهادی، دمای افزاره در کانال را کاهش می دهد و مشخصه جریان خروجی ترانزیستور را بهبود می بخشد.
مقدمه
افزون بر 20 سال است که صنعت میکرو الکترونیک کمابیش همگام با قاعده مور پیش می رود. اعمال قاعده مقیاس بندی در فناوری CMOS منجر به بهبود چگالی افزاره ها، بهبود عملکرد و کاهش هزینه ساخت آنها گردیده است. با ادامه قاعده مقیاس بندی در مدارات مجتمع با این سوال مواجه می شویم که آیا صنعت میکروالکترونیک به حد نهایی مقیاس بندی رسیده است یا نه؟ از جمله مشکلات قابل ذکر که فناوری CMOS در مسیر مقیاس بندی در رژیم زیر 100 نانومتر با آن مواجه می باشد، می توان به اثرات کانال کوتاه، توان مصرفی، ولتاژ آستانه، اثرات میدان بالا، مشخصه های اکسید گیت، تاخیرهای اتصالات داخلی و نقش نگاری اشاره نمود. در فناوری Si CMOS افزایش تراکم ناخالصی کانال برای محدود کردن اثرات کانال کوتاه صورت می گیرد ولی متاسفانه این امر به کاهش قابلیت حرکت و تقویت جریان نشتی منتهی می گردد. برای رفع این مشکل SOI MOSFET های فوق العاده نازک طراحی شده اند که از مزایای زیر برخوردارند:
1) عدم نیاز به آلایش و یا نیاز به آلایش کم کانال در این افزاره ها، مشکل اثر کانال کوتاه را رفع می نماید.
2) کاهش پراکندگی کولمبی و میدان موثر عمودی به ارتقا قابلیت حرکت حامل ها در کانال SOI MOSFET ها منتهی شده و خازن پارازیتی پیوند سورس / درین کاهش می یابد.
3) فرایندهای جداسازی ساده مانند فناوری mesa به راحتی به فرایند ساخت این افزاره ها قابل اعمال می باشد.
4) مشکل نوسانات کوچک ولتاژ آستانه، به دلیل تراکم پایین ناخالصی های کانال مرتفع می شود.
با وجود تمام مزایای ذکر شده، قابلیت حرکت حامل ها و بالاخص قابلیت حرکت حفره ها در لایه وارون کانال سیلیسیم توده ای در SOI MOSFET ها در مقایسه با دیگر نیمه هادی ها مانند Ge و GaAs کاملا پایین می باشد. این امر موجب محدودیت در سرعت کلیدزنی افزاره های CMOS زیر 100 نانومتر می گردد. بنابراین استفاده از روش هایی مانند اعمال کرنش به سیلیسیم معمولی جهت افزایش قابلیت حرکت حفره ها و یا استفاده از موادی که خصوصیات انتقال بهترین نسبت به سیلیسیم معمولی دارند، به دو دلیل ممکن است راه حل مناسبی باشد. در اثر رشد چاه های کوانتومی Si/Ge در کانال، کرنش مابین لایه های سیلیسیم و سیلیسیم ژرمانیم شکل می گیرد؛ در این راستا، قابلیت حرکت الکترون ها و حفره ها حداقل تا میزان دو برابر افزایش می یابد. بنابراین Strained Si MOSFET از ساختارهایی هستند که در آنها قابلیت حرکت الکترون ها و حفره ها بالا می باشد علاوه بر این، حامل های محبوس در چاه کوانتومی، از پراکنش ناخالصی های یونیزه شده در مقایسه با سامانه ماده Si/SiO2 به میزان زیادی جلوگیری می نماید. سامانه Si/Ge با کمک به افزایش جریان راه انداز موجب کاهش زمان های تاخیر اتصالات داخلی می شود. برای یاری جستن از مزایای توام فناوری SOI MOSFET و strained Si MOSFET ترکیب جدیدی از MOSFET ها تحت عنوان Strained SOI MOSFET پدید آمده اند.
تعداد صفحه : 125
چکیده:
افزایش کارایی در ماسفت ها با کوچک کردن ابعاد افزاره حاصل می شود. با وجود مزیت های کوچک سازی، این روش با محدودیت های فیزیکی و اقتصادی روبروست و در نتیجه راه حل های جدیدی پیشنهاد میشود. کاربرد ساختار کرنش دار سیلیسیم . سیلیسیم ژرمانیم در ناحیه کانال ترانزیستور ماسفت، با افزایش قابلیت حرکت حامل ها و در نتیجه افزایش جریان حالت روشنی ترانزیستور، باعث افزایش کارایی حتی در طول کانال های بسیار کوچک می شود. اما یکی از چالش های اصلی در این میان وجود مقاومت های پارازیتی سورس و درین است.
در این پروژه، ترانزیستور ماسفت با سورس / درین فلزی و کانال کرنش یافته به عنوان ساختاری که این مشکل را مرتفع می کند مورد مطالعه و شبیه سازی قرار گرفته است. تونل زنی از سد شاتکی و جریان ترمویونی از سازوکارهای اصلی جریان در این افزاره است. استفاده از ساختار ماسفت با سورس / درین فلزی و کانال کرنش یافته موجب افزایش در قابلیت حرکت حامل ها، جریان حالت روشنی، نسبت Ion/Ioff و هدایت انتقالی این افزاره نسبت به ساختار متناظر ماسفت با سورس / درین فلزی و کانال سیلیسیم شده است. افزاره ماسفت با سورس / درین فلزی و کانال کرنش یافته دارای جریان حالت روشنی کمتر نسبت به ساختار متناظر با سورس / درین آلاییده شده می باشد. با افزایش درصد مولی ژرمانیم در کانال سیلیسیم / ژرمانیم، جریان حالت روشن در این افزاره بهبود می یابد. همچنین شبیه سازی ها نشان می دهند کاهش ضخامت لایه کلاهک سیلیسیمی در این افزاره موجب بهبود چشمگیر مشخصه های الکتریکی شده است. جریان های تونل زنی و انتشار ترمویونی از سورس به بستر، از عوامل اصلی افزایش جریان حالت خاموشی و محدودیت عملکرد این افزاره محسوب می شوند. جهت رفع این نقیصه، برای نخستین بار ساختار بدیع ماسفت با سورس درین فلزی و کانال کرنش یافته سیلیسیم – بروی – عایق پیشنهاد شده است به طوری که با استفاده از فناوری سیلیسیم – بروی – عایق، جریان حالت خاموشی به میزان 98% کاهش یافته است.
مقدمه:
با ساخت اولین ترانزیستور در سال 1947 میلادی، صنعت الکترونیک وارد مرحله جدیدی گردید. این فناوری در کمتر از 50 سال مرزهای میکرون را در نوردید و با عرضه تراشه Pentium IV توسط شرکت Intel با دقت ابعادی در حد دهم میکرون، عملا عصر نانو الکترونیک آغاز گردید. کاهش ابعاد ترانزیستورها از چند جنبه قابل بررسی است: افزایش سرعت یکی از مهمترین مزایای کاهش ابعاد ترانزیستورها می باشد. افزایش سرعت مدارهای مجتمع قابلیت انجام محاسبات پیچیده تر در زمان های کمتر را به وجود می آورد. ویژگی دیگری که در ساخت تراشه های مدار مجتمع مورد توجه است کاهش ولتاژ و توان الکتریکی مورد نیاز مدارهای مجتمع می باشد. امروزه کوچک بودن و قابل حمل بودن در بسیاری از سیستم های الکترونیکی مورد توجه است. تراشه های مدار مجتمع با سطح ولتاژ و جریان پایین کاربردهای وسیعی یافته اند. کاهش ابعاد ترانزیستورها موجب افزایش بازدهی و کاهش قیمت تمام شده افزاره های نیمه هادی گردیده است.
روند کاهش ابعاد ترانزیستورها در ابعاد نانو مشکلاتی را پدید می آورد که به آثار کانال کوتاه معروفند و موجب ضعف عملکرد و افزایش توان تلفاتی در این افزاره ها می گردند.
برای رفع مشکلات فوق، در این پروژه اصول و عملکرد یک ترانزیستور اثر میدانی سورس و درین فلزی با کانال کرنش یافته مورد مطالعه و شبیه سازی قرار گرفته است. از آنجا که تغییر مقیاس و مجتمع سازی افزاره وابستگی شدیدی به کاهش میزان جریان نشتی دارد، برای نخستین بار ترانزیستور اثر میدانی سورس درین فلزی و کانال کرنش یافته سیلسیم – بروی – عایق پیشنهاد شده است. براساس نتایج بدست آمده، به نظر می رسد این افزاره می تواند گزینه مناسبی برای کاربرد در ابعاد نانو محسوب گردد.
تعداد صفحه : 125