VU Modellierung elektronischer Bauelemente

Exam informations

Mündliche Prüfung nach positiver Beurteilung des Übungsteiles - Anmeldung in TISS.

Workload for exams

Die Übung kostet sehr viel Zeit, der Aufwand für die Prüfung ist dagegen mit etwa 2 Wochen gering.

Description

Physikalisches Wissen um die Bauelementsimulation, qualitatives Verständnis der Grenzen der unterschiedlichen Transportmodelle, Modellierungmöglichkeiten der Transportparameter, Gewinnung eines Überblicks über die wichtigsten numerischen Methoden wie Diskretisierung, Newtonverfahren und Gleichungslöser, Anwendung der vermittelten Methoden in einem realen Bauelementsimulator anhand konkreter Beispiele (Dioden, Bipolar- und MOS-Transistoren).

Die Modellierung des elektrischen Verhaltens moderner Bauelemente ist mit analytischen Modellen nur qualitativ möglich. Um eine wesentlich genauere Beschreibungen zu erhalten werden deshalb die Halbleitergleichungen auf einem geeigneten Simulationsgitter numerisch gelöst. Diese Lehrveranstaltung behandelt die dazu notwendigen physikalischen und mathematischen Grundlagen. Im Übungsteil werden reale Bauelemente mit einem auf diesen Methoden basierenden Bauelementsimulator berechnet. Modellierung: Boltzmanngleichung, Momentenmethode, Drift-Diffusions- und das Energietransport-Modell. Randbedingungen, Kontakte, Grenzflächenmodelle und Heteroübergänge. Selbsterwärmungseffekte und Wärmeleitungsgleichung, thermische Randbedingungen. Modellierung der Bandstrukturparameter, Verspannungseffekte, Legierungseffekte, Beweglichkeit, Streuprozesse, Kanalquantisierung. Numerische Methoden: Diskretisierung partieller Differentialgleichungen (finite Differenzen- und Boxintegrations-Methode), Dämpfung und Konverenz des Newtonverfahrens, linearisierte Kleinsignalanalyse, Einführung in die Monte Carlo Methode. Simulation: Stromloser Fall und kapazitive Bauelement-Eigenschaften, linearer und nichtlinearer Bereich, Durchbruchverhalten. Statische und dynamische Eigenschaften, Verhalten im Frequenzbereich. Unipolare und bipolare Bauelemente, Heterostruktur-Bauelemente, Teilschaltungen, Koppelung mit Schaltungs-Simulation. Koppelung mit Prozess-Simulation, Simulationsumgebungen, Technologie-CAD, Optimierung.

  • LVA-Nummer: 360.033
  • ECTS: 3.0
  • Stunden: 2

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