تقویت کننده نوری نیمه هادی بدلیل داشتن ویژگی های مطلوب مانند طیف بهره مناسب، سهولت در یکپارچه سازی با قطعات دیگر و نیز کاربرد اثرات غیرخطی این نوع تقویت کننده در سیستم های نوری چندکاناله، در سیستم های ارتباطات فیبر نوری کنونی بسیار مورد توجه می باشد. در این پایان نامه تلاش شده است تا با شبیه سازی مدلهای مبتنی بر تقویت کننده های نوری نیمه هادی، محدودیت ها و مزیت های این نوع تقویت کننده در سیستم های نوری مورد بررسی قرارگیرد. ابتدا با در نظرگرفتن پارامترهای ساختاری تقویت کننده نوری نیمه هادی همچون ضرب تحدید و فازتفاضلی، مدل کاربردی بهینه شده ای را بدست آورده ایم. همچنین با بکارگیری روش های مدولاسیون مختلف مانند nrz-ook، rz-ook و نیز nrz-dpsk درسیستم های تک کاناله، دوکاناله و هشت کاناله 10gb/s و 40gb/s با استفاده از نرم افزار optisystem به بررسی و تحلیل تقویت کننده نوری نیمه هادی پرداخته ایم. با توجه به محدودیت سیستم های wdm و اثرات غیرخطی در تقویت کننده های نوری مانند xpm و نیز نویز ase که موجب افزایش همشنوایی بین کانال ها در سیستم های چندکاناله می شود، با بهینه نمودن پارامترهای مختلف سیستم همچون استفاده از فیبر جبران ساز پاشندگی و تک مود و تغییر نوع مدولاسیون، سعی درکاهش این اثرات نموده ایم.

ترانزیستورهای لایه نازک پلی سیلسیمی (poly-si tft) در سال های اخیر، به جهت کاربردهای آنها در نمایشگرهای کریستال مایع ماتریسی فعال amlcd) ها) بطور گسترده ای مورد تحقیق و مطالعه قرارگرفته اند. برای این کاربردها، poly-si tft های با مقیاس پایین ،کارآیی خوب و قابلیت اطمینان بالا مورد نیاز است. یکی از مشکلات poly-si tft ها بزرگ بودن جریان نشتی آنها و نیز بالا بودن میدان الکتریکی افقی نزدیک درین، بدلیل حضور مرزهای دانه در کانال است که باعث مشخصات سوئیچینگ ضعیف می شود. راه حل های متفاوتی جهت کاهش جریان های نشتی و نیز میدان الکتریکی نزدیک درین، برای ساختارهای poly-si tft پیشنهاد شده است. در این پروژه ساختاری ارائه شده که با تغییر ضخامت اکسید در زیر گیت های کناری در ترانزیستورهای لایه نازک سه گیتی (tg-tft ها) عملکرد و کارآیی ترانزیستور بهبود یافته و مشخصه های آن ارتقاء یافته اند. رسانایی متقابل قطعه با کاهش ضخامت اکسید در زیر گیت های کناری بهبود می یابد که این بدلیل قابلیت کنترل بیشتر گیت است.علاوه بر این در ساختار پیشنهادی، ما یک کاهش 1000 برابری در جریان خاموشی داشته ایم و کاهش میدان الکتریکی نزدیک درین، بسیاری ازاثرات نا مطلوب کانال کوتاه راکاهش داده است.

این پایان نامه به بحث درباره شبیه سازی ، طراحی و مدل سازی ترانزیستورهای مقیاس نانو در سطح کوانتمی می پردازد. اصول اساسی در این پایان نامه را می توان به ترتیب زیر بیان کرد. فیزیک مناسب اجرا و روش شناختی مدلسازی ترانزیستورها، توسعه روش tcadتکنولوژی طراحی به کمک کامپیوتر برای شبیه سازی سطح کوانتمی، آزمایش و تخمین ویژگی های جدید انتقال حامل در ترانزیستورهای مقیاس نانو و شناسایی پیامد طراحی ابزارها مانند محدودیت مقیاس نهایی با کمک ابزارهای رشد یافته، برای بدست آوردن نتایج مطلوب وقابل بحث، دو شبیه سازی یک ودو بعدی انجام شده است. این پایان نامه بر روی نتایج و پیامدهای تکنیکی با بررسی ساختار دوگیتی متمرکز شده است. البته شایان ذکر است، که این ساختار به عنوان ساختار مطلوب ابزار در مقیاس نهایی cmosبه طور وسیعی پذیرفته شده است. همچنین بر روی اثرات کوانتمی و انتقال شبه بالستیک ناترازمند در ترانزیستورهای مقیاس کوچک تمرکز شده است و برای حل مشکلات انتقال کوانتمی از تابع گرین ناترازمند استفاده شده است. دراین پایان نامه به بررسی چگالی حامل ها ی کانال در مقیاس نانو با در نظر گرفتن اثرات کوانتمی چون اثرات کانال کوتاه و غیره پرداخته شده است با بررسی های انجام شده به نظر می رسد ساختار دو گیتی سیلیسیم روی عایق ساختار مناسبی برای به حداقل رساندن این اثرات می باشد ونمودارهای جریان کانال به ولتاژ کانال با در نظر گرفتن این اثرات به واقعیت نزدیکتر می شوند.

توری های براگ فیبر نوری (fbg)با توجه به خواص آن ها، در حال ظهور به عنوان عناصر بسیار مهم برای ارتباطات فیبر نوری و مولفه های سنجشی هستند. این توری ها به طور گسترده ای در ارتباطات از راه دور گوناگون، به علت خواص قابل تنظیم طول موج براگ و پهنای باند آن ها مورد استفاده قرار گرفته اند. در این پایان نامه، شبیه سازی عددی فیبرنوری و توری های براگ فیبر نوری یکنواخت و مورب به روش fdtd ارائه شده است. این شبیه سازی براساس الگوریتم fdtd سه بعدی انجام شده است. با استفاده از این روش انتشار یک موج در فیبر نوری و در یک توری براگ فیبر نوری یکنواخت و مورب نشان داده شده و نتایج با اعمال apodization گاوسی روی پروفایل توری براگ فیبر نوری مقایسه شده است. نتایج ما حاکی از بهبود در عملکرد توری براگ می باشد.

چکیده به خوبی می دانیم که کاهش طول گیت، یک وسیله ی قوی جهت افزایش هدایت انتقالی و فرکانس عبور ترانزیستور های اثر میدانی فلز نیمه هادی (mesfet) می باشد. البته با کاهش طول گیت بدون کاهش چگالی ناخالصی و ضخامت کانال، عملکرد قطعه بوسیله اثرات کانال کوتاه و عوامل پارازیتی کاهش می یابد. از مهمترین اثرات کانال کوتاه در ترانزیستور mesfet می توان به کاهش سد کانال بوسیله ولتاژ درین(dibl) ، شیفت منفی در ولتاژ آستانه ، افزایش هدایت خروجی و کاهش هدایت انتقالی ، افزایش جریان زیر آستانه ، کاهش ولتاژ شکست درین به سورس ، اثر حامل گرم و افزایش مقاومت های پارازیتی سورس ودرین اشاره کرد. در این رساله جهت کاهش اثرات کانال کو تاه در ترانزیستورmesfet، یک ساختار جدید با گیت تو رفته دوبل در طرف درین (ds-drg ) پیشنهاد شده است. این ساختار، با افزایش نسبت طول گیت به پهنای کانال (lg/a)، باعث کاهش اثر dibl می شود. در این ساختار همچنین، کاهش پهنای کانال در زیر گیت نزدیک درین باعث افزایش ولتاژ شکست می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که افزایش طول گیت تو رفته دوبل در یک ساختار ds-drg در طرف درین باعث کاهش اثر dibl می شود. واژه های کلیدی ترانزیستور اثر میدانی فلز نیمه هادی، اثرات کانال کوتاه، dibl، ترانزیستور mesfet با گیت تورفته دوبل، چگالی ناخالصی کانال زیر گیت.

این پایان نامه به بررسی و آنالیز مشخصات ترانزیستورهای اثر میدان فلز نیمه هادی و ارائه چندین ساختار نوین برای آنها می پردازد. با توجه به اهمیت ترانزیستورهای قدرت و کاربرد گسترده آنها در علوم مختلف از جمله در تجهیزات نظامی، در تمام ساختارهای ارائه شده سعی بر آن است که تا حد ممکن مشخصات توانی و فرکانسی ترانزیستور را بطور همزمان افزایش دهیم. ابتدا مسفتی از جنس گالیم آرسناید مورد مطالعه قرار گرفته است که در آن از تکنولوژی ناحیه دریفت چند گودی و ناحیه ای با ناخالصی pاستفاده شده است. این ساختار عمدتا برای بهبود مشخصات فرکانسی ترانزیستور می باشد. در ساختار بهینه سازی شده بعدی از ساختاری متناوب از لایه های بدون ناخالصی در کانال بهره گرفته شده است که این ساختار متناوب سبب بهبود توزیع میدان در کانال و افزایش مشخصات فرکانسی مسفت می گردد. سپس مسفتی با گیت پله ای ارائه می گردد که شکل جدید گیت موجب بهبود توان و پارامترهای فرکانسی مسفت می شود. پس از آن ساختاری نوین متشکل از روش های صفحه میدان و ناحیه دریفت چند گودی ارائه می گردد که در آن ولتاژ شکست، حداکثر فرکانس نوسان و حداکثر بهره موجود بهبود قابل توجهی دارند. در نهایت، مسفت با لایه ای بدون ناخالصی در ناحیه کانال مطرح گردیده و مشخصات dc و فرکانسی آن مورد تحلیل قرار می گیرد.

مدارات مجتمع cmos به منظور دستیابی به سرعت بالا و تراکم فشرده سازی، کوچک شدن افزاره ها را می طلبند، لذا با کوچک شدن طول گیت اثرات کانال کوتاه بسیار مهم خواهند شد. به دلیل تغییر طول گیت خواص قطعه نیز تغییر می کند. در این پایان نامه، اثرات کانال کوتاه ترانزیستورهای سیلیسیم روی عایق و روش های کاهش آنها و نیز ساختارهای ارائه شده بدین منظور مورد مطالعه قرار گرفته اند؛ در نهایت با استفاده از شبیه ساز عددی به شبیه سازی و بررسی ساختارهای پیشنهادی که به منظور بهبود اثرات کانال کوتاه می باشد، خواهیم پرداخت.

در این پایان نامه به بررسی و آنالیز مشخصات الکتریکی و گرمایی نانو ترانزیستورهای سیلیسیم ژرمانیم روی عایق و ارائه ی چندین ساختار نوین برای آن ها پرداخته ایم. با پیشرفت تکنولوژی، اندازه ی ترانزیستورها در مقیاس نانومترخواهند شد تا بتوان از تعداد بیشتری از آن ها در مدارات توان پایین استفاده نمود. کوچک سازی ترانزیستورها، مشکلات الکتریکی و گرمایی زیادی را از قبیل اثرات کانال کوتاه، اثرات حامل های داغ، خودگرمایی و کاهش موبیلیتی ترانزیستور بوجود خواهد آورد. بنابراین در ساختارهای ارائه شده در این پایان نامه سعی بر آن شده است تا با مهندسی ناخالصی کانال، لایه ی عایق مدفون و توزیع سیلیسیم ژرمانیم کانال، تا حد ممکن مشکلات ترانزیستورهای کانال کوتاه را بهبود بخشیم. ابتدا ترانزیستور سیلیسیم ژرمانیم روی عایقی با توزیع افقی تدریجی ناخالصی کانال مورد مطالعه قرار گرفته است که بهبود جریان نشتی، اثر الکترون گرم و کانال کوتاه را به دنبال خواهد داشت. علاوه بر این به کارگیری این نوع توزیع ناخالصی در کانال ترانزیستور سیلیسیم روی عایق سبب کاهش دمای آن خواهد شد. در ساختار بهینه سازی شده ی بعدی از توزیع ابتکاری پله ای برای سیلیسیم ژرمانیم استفاده شده است. افزایش قابل توجه موبیلیتی، سرعت حامل ها، جریان درین و بهبود اثر حامل های داغ از نتایج استفاده ی این نوع توزیع می باشد. سپس باردیگر به مهندسی ناخالصی کانال پرداخته ایم. توزیع عمودی تدریجی ناخالصی در کانال که از مقدار کم به زیاد توزیع می شود سبب بهبود جریان حالت روشن و خاموش ترانزیستور و اثرات کانال کوتاه خواهد شد. در شیوه ی توزیع دیگر، ناخالصی به طور عمودی و از مقدار زیاد به کم توزیع شده است که این نوع توزیع ناخالصی بهبود قابل توجه مشخصات الکتریکی و گرمایی را به دنبال خواهد داشت. در نهایت نیز به مهندسی لایه ی اکسید مدفون در ترانزیستور سیلیسیم روی عایق، جهت بهبود پدیده ی خود گرمایی پرداخته ایم. استفاده از عایق مدفون دو ماده ای و لایه ی مدفون بدون ناخالصی سیلیسیم، منجر به کاهش دمای ترانزیستور، افزایش موبیلیتی و جریان درین خواهد شد.

ترانزیستور های لایه نازک پلی سیلیسیمی(poly-si tft) به دلیل کاربرد شان در مدار های سوئیچ کننده نمایشگرهای کریستال مایع ماتریس فعال ( ( amlcd و مدار های سه بعدی به طور وسیع در سال های اخیر مورد مطالعه قرار گرفته اند. یکی از مشکلات این نوع ترانزیستورها جریان نشتی بالای آنها می باشد که در نتیجه وجود مرزهای گرین در کانال ترانزیستور به وجود می آید و باعث تضعیف در مشخصات سوئیچینگ می شود. در این پروژه اثرافزایش چگالی ناخالصی کانال بر مشخصات ترانزیستور لایه نازک پلی سیلیسیمی سه گیتی بررسی شده است. با افزایش ناخالصی به صورت غیر یکنواخت، جریان نشتی ترانزیستور کاهش می یابد. در حالت یکنواخت نیز جریان نشتی کاهش می یابد اما جریان حالت روشن کاهش یافته و ولتاژ آستانه افزایش می یابد. بهبود نسبت جریان روشن به خاموش در حالت یکنواخت درمقایسه با حالت غیر یکنواخت بیشتر است. همچنین ساختار ‏جدیدی به منظور کاهش جریان نشتی در ترانزیستور های پلی سیلیسیمی معمولی ارائه شده است. ساختار ارائه شده ترانزیستور لایه نازک پلی سیلیسیمی با چگالی ناخالصی تدریجی نامیده شده است که درآن کانال ترانزیستور شامل 5 قسمت با چگالی ناخالصی متفاوت است. ایده ارائه شده موجب کاهش در جریان نشتی ترانزیستور شده و در نتیجه آن، مشخصه جریان روشن به خاموش ترانزیستور بهبود می یابد.

درسالیان اخیر با پیشرفت نیمه هادیهای توان و تکنولوژی مجتمع سازی ادوات نیمه هادی توجه چشمگیری به افزاره های توان شده است. در بین ادوات توان ساختار سیلیسم بر روی عایق به علت ویژگی های بسیاری از جمله، کاهش خازن های پارازیتیک، ایزولاسیون تقریبا ایده آل و کاهش جریان های نشتی به زیر لایه مورد توجه قرار گرفته است به خصوص خاصیت ایزولاسیون بالای آن باعث شده است که در کاربردهای مدارات مجتمع توان امکان مجتمع سازی افزاره های ولتاژ بالا و ولتاژ پایین بر روی یک چیپ وجود داشته باشد. با این وجود تکنولوژی سیلیسیم بر روی عایق از مشکلاتی مانند ولتاژ شکست کم و پدیده خودگرمایی رنج میبرد. برای افزایش ولتاژ شکست ترانزیستورهای ماسفت سیلیسیم بر روی عایق، یک ساختار جدید سیلیسیم بر روی نیمه عایق با یک حفره در سمت درین در لایه اکسید مدفون پیشنهاد شده است. در این ساختار از روش ایجاد پیک های اضافی و کاهش میدان سطحی برای افزایش ولتاژ شکست استفاده شده است. یکی دیگر از ساختارهای ارائه شده ساختار ماسفت نیمه soi با دو پله در لایه اکسید مدفون در این ساختار با استفاده از دوپله در اکسید مدفون توزیع میدان الکتریکی یکنواخت تر میشود و ولتاژ شکست افزایش میابد. در دوفصل آخر به بررسی افزاره هایی با دوپینگ پله ای در ناحیه دریفت می پردازیم. همچنین به علت وجود یک مسیر انتقال دمایی در سمت سورس اثر خودگرمایی در ساختارهای ارائه شده کاهش پیدا کرده است.

این پایان نامه به بررسی و آنالیز مشخصات ترانزیستورهای اثر میدان فلز-نیمه هادی و استفاده از تکنولوژی سیلسیم روی عایق بر روی آن می پردازد و در این راستا سه ساختار نوین ارائه می شود.با توجه به اهمیت ترانزیستورهای قدرت و کاربرد گسترده آن ها در علوم مختلف در ساختارهای ارائه شده سعی بر این است که تا حد ممکن مشخصات توانی و فرکانسی را بطور همزمان افزایش دهیم. در ساختار پیشنهادی اول یکsoi mesfetبا خازن گیت اصلاح شدهاز جنس سیلیسیم مورد مطالعه قرار گرفته است که در آن از یک تکه اکسید اضافی به عنوان مانع در کانال زیر گیت نزدیک درین برای بهبود مشخصات توانی و فرکانسیاستفاده شده است.در ساختار بهینه سازی بعدی از یک تکه فلز شناور در ترانزیستور دو گودی فرو رفته برای پراکنده کردن خطوط میدان الکتریکی استفاده شده است که باعث بهبود ولتاژ شکست ،جریان درین و در نتیجه بهبود مشخصات توانی شده است. همچنین به دلیل کاهش خازن های کانال مشخصات فرکانسی از جمله فرکانس قطع، ماکزیمم فرکانس نوسان،نویز، و ماکزیمم بهره قابل دسترسی نیز بهبود یافته است. در ساختار سومsoi mesfet با اکسید l-شکل ارائه می شود که این ساختار عمدتاً باعث بهبود ولتاژ شکست که یکی از مهم ترین اشکالات افزاره های ساخته شده بر روی تکنولوژیsoiمی باشد، می شود.همچنین به دلیل افزایش پهنای کانال و در نتیجه افزایش جریان درین،ماکزیمم توان خروجی در آن بهبود قابل توجهی داشته است. در نهایت soi mesfetباناحیه ی تخلیه ی اصلاح شده توسط گیت سه گودی ارائه می شودو مشخصات dcو فرکانسی آن مورد تحلیل قرار می گیرد.

کاهش ولتاژ شکست یکی از مهمترین اشکالات افزاره?هایی است که در تکنولوژی soi ساخته می?شوند. روش?های متعددی برای افزایش ولتاژ شکست افزاره?های soi پیشنهاد شده است. کاهش میدان سطحی، فوق پیوند و ایجاد پیک?های اضافی از کاربردی?ترین روش?های افزایش ولتاژ شکست می?باشند. با توجه به اینکه کاهش میدان الکتریکی موجب افزایش ولتاژ شکست می?شود در نتیجه با کم کردن میدان الکتریکی در کانال می?توان ولتاژ شکست را افزایش داد. یک روش برای کاهش میدان الکتریکی اصلاح ناحیه تخلیه می?باشد. در این پایان?نامه با ارائه ساختار جدید به اصلاح ناحیه تخلیه پرداخته شده است. در این ساختار به علت این که جریان به مقدار جزئی کاهش می?یابد در نتیجه توان خروجی آن نیز به صورت چشم گیری افزایش یافته است. این روش نیز با توجه به بهبود مشخصات فرکانسی، می?توان از آن در کاربردهای فرکانس بالا (گیگا?هرتز) نیز استفاده کرد.

محدود بودن توان متصدیان و همچنین خطای انسانی از یک سو، و افزایش تقاضای بشر برای محصولات جدید با کیفیت بهتر از سوی دیگر، صاحبان صنایع را به سمت استفاده از سیستم های کنترلی اتوماتیک به جای متصدیان انسانی سوق داده است. بنابراین، در دهه های اخیر، کنترل-کننده هایی معرفی گردیده اند که نیاز صنایع به این متصدیان را به میزان قابل توجهی کاهش می-دهند. در این شرایط، مشکلات مربوط به هزینه های استفاده از متصدیان و کمبود نیروهای متخصص تا حدود بسیار زیادی حل می گردد. همچنین، کیفیت محصولات افزایش می یابد و هزینه و زمان تولید کاهش پیدا می کند و انجام کارهایی که فراتر از توانایی بشر است نظیر حمل بارهای بسیار سنگین، خیلی بزرگ، خیلی داغ یا خیلی سرد، تسهیل می گردد. با این توضیحات، سیستم ها باید به گونه ای طراحی شوند که بوسیله کنترل کننده های مذکور قابل کنترل باشند. لذا، قبل از اینکه به کنترل سیستم ها پرداخته شود، بهتر است که انواع مختلف آن ها شناخته شوند، تا بتوان کنترل بهتری را روی آن ها به کار گرفت. یکی از انواع مختلف و مهم سیستم ها، سیستم های گسسته ی مبتنی بر پیشامد می باشند که از آن ها تحت عنوان سیستم های گسسته پیشامد یاد می شود. مبنای کار این گونه سیستم ها، وقوع حوادث می باشد و بسیاری از سیستم-ها در این دسته قرار می گیرند. سیستم های گسسته پیشامد، در صنایع تولیدی، رباتیک، راه آهن، شبکه های مخابراتی و ... بسیار نمود پیدا می کنند. تئوری کنترل نظارتی ، ایده ای برای کنترل کردن این قبیل سیستم ها می باشد ]1، 2[. هدف این تئوری، محدود کردن رفتار سیستم به منظور برآوردن عملکردی مطلوب می باشد که این محدودیت، بوسیله غیرفعال کردن حوادث قابل کنترل در شرایطی خاص انجام می پذیرد ]3، 4[. برای بهره گیری از این تئوری، سیستم های گسسته پیشامد می توانند توسط مدل اتوماتا مدل-سازی شوند. اما زمانی که تعداد حالت های موجود در سیستم زیاد باشد، مدل سازی بر پایه اتوماتا، بسیار مشکل و تا حدودی غیرممکن می گردد ]5[. برای فائق آمدن بر این مشکل، شبکه های پتری که ساختاری فشرده تر از اتوماتا دارد، به عنوان جایگزینی مناسب برای این مدل معرفی شده است ]6[. شبکه های پتری متشکل از مکان ها ، گذرگاه ها و کمان ها می باشند. قرار گرفتن نشانه در مکان های شبکه های پتری، حالت سیستم را مشخص می کند و هر گذرگاه معادل یک حادثه می باشد. در شبکه های پتری، کنترل بر روی گذرگاه ها صورت می پذیرد. طراحی کنترل کننده، بر مبنای جلوگیری از ورود سیستم به حالت های ممنوع می باشد. این حالت ها، ممکن است حالات قفل شده باشند، یا حالاتی باشند که باعث عدم برآورده شدن رفتار مورد انتظار می شوند. علاوه بر این، وجود حوادث غیر قابل کنترل، ممکن است باعث ورود سیستم به این حالات شود. اما بدلیل اینکه نمی توان حوادث غیرقابل کنترل را غیرفعال نمود، کنترل کننده مجبور است که در شرایطی خاص و پیش از وقوع این حوادث، برخی از حوادث قابل کنترل را غیرفعال نماید ]7[. در دو دهه اخیر روش های متعددی برای جلوگیری از ورود سیستم به حالت های ممنوع براساس مدل های پتری ارائه شده اند ]8-17[ که برخی از آنها به کنترل کننده هایی با ساختاری بسیار ساده می انجامند ]10-12، 15[. زمانی که آتش کردن یک گذرگاه، منجر به ورود سیستم به یک حالت ممنوع می شود، می توان با اعمال شرایطی به این گذرگاه، آن را غیرفعال نمود ]18-20[. اما مشکل این روش، مشخص نبودن دینامیک کنترل کننده می باشد که با ساختار شبکه پتری متفاوت است. استفاده از تئوری region، روشی دیگر برای جلوگیری از ورود سیستم به حالت های ممنوع می باشد ]21[. در این روش، بر اساس ساختار شبکه پتری و با توجه به حالت های ممنوع، تعدادی معادله و نامعادله بدست می آیند که با حل یک مسئله برنامه ریزی خطی صحیح به ازای هر حالت ممنوع، مکان-های کنترلی استخراج می گردند (مکان های کنترلی، مانع از ورود سیستم به حالت های ممنوع می شوند و شبکه کنترل کننده را تشکیل می دهند). اما با استفاده از این روش، به ازای هر حالت ممنوع، یک مکان کنترلی استخراج می شود که با افزایش تعداد حالات ممنوع، تعداد مکان های کنترلی نیز افزایش می یابد و شبکه کنترل کننده پیچیده می گردد. علاوه بر این، حل یک مسأله برنامه ریزی خطی صحیح به ازای هر حالت ممنوع، بر پیچیدگی آن می افزاید. این روش، در ]22[ بهبود یافته است که در آن تعداد کمتری مکان کنترلی تولید می گردد. اما این روش نیز لزوما به کمترین تعداد مکان های کنترلی نمی انجامد. سیستم های تولیدی منعطف ، زیرمجموعه ای از سیستم های گسسته پیشامد می باشند. یکی از مشکلات مهم و بسیار نامطلوب موجود در این سیستم ها قفل شدگی می باشد که در آن، کار تعدادی از فرآیندهای تولید هیچگاه به پایان نمی رسد ]23-25[. بنابراین لازم است که از ورود سیستم به این حالات، ممانعت به عمل آید. روش های متعددی بر اساس مدل های پتری برای جلوگیری از ورود سیستم به حالات قفل شده وجود دارند که به روش های جلوگیری از قفل شدگی شهرت یافته اند ]26-35[. در این روش ها نیز مکان های کنترلی برای جلوگیری از ورود سیستم به این حالات استخراج می شوند. یکی از مشکلات اساسی در این روش ها، تعداد زیاد مکان های کنترلی می باشد. اما ممکن است تعدادی از این مکان ها زائد باشند که در این صورت می توان به حذف آن ها پرداخت و تا حدودی تعداد آن ها را کاهش داد ]36-38[. نامعادلات محدودکننده ، مجموع وزن دار نشانه های موجود در تعدادی از مکان ها را محدود می-کنند. با مرتبط کردن این نامعادلات به حالت های ممنوع و تحمیل آن ها بر سیستم، می توان از ورود آن به این حالات جلوگیری به عمل آورد. تحمیل نامعادلات محدودکننده بر سیستم توسط مکان های کنترلی صورت می گیرد که به ازای هر نامعادله محدودکننده یک مکان کنترلی به سیستم اضافه می شود ]39[. در شبکه های پتری تک نشانه ، روشی موجود می باشد که بوسیله آن می توان نامعادلات محدودکننده را به حالت های ممنوع مرتبط ساخت ]40[. در این صورت به ازای هر حالت ممنوع، یک نامعادله محدودکننده ساخته می شود. زمانی که، تعداد حالت های ممنوع زیاد می باشد، تعداد زیادی نامعادله محدودکننده ایجاد می گردد که این موضوع باعث افزودن تعداد زیادی مکان کنترلی به سیستم می گردد. اما می توان با توجه به خصوصیات شبکه-های پتری، تعداد نامعادلات محدودکننده را کاهش داد و از یک نامعادله به جای چند نامعادله محدودکننده استفاده نمود. همچنین، ممکن است برخی از نامعادلات محدودکننده زائد باشند که در این صورت می توان به حذف آن ها پرداخت ]41[. با استفاده از خصوصیت ناوردایی که بین برخی از مکان های شبکه های پتری تک نشانه و همبسته وجود دارد، می توان به کاهش تعداد نامعادلات محدودکننده و در نتیجه کاهش تعداد مکان های کنترلی پرداخت ]42[. محدودیت همبستگی، با معرفی سوپرحالت ها برداشته می شود که در این شرایط، برخی از سوپر حالت های حالات ممنوع به عنوان حالاتی در نظرگرفته می شوند که ممنوع کردن آن ها باعث جلوگیری از ورود سیستم به همه حالت های ممنوع و تأیید شدن همه حالت های مجاز می گردد ]43[. سپس با تخصیص نامعادلات محدودکننده به این سوپرحالت-ها، می توان مکان های کنترلی را به سیستم متصل نمود. علاوه بر این، با استفاده از رابطه بین سوپرحالت های حالات مجاز و سوپرحالت های حالات ممنوع نیز می توان به کاهش تعداد نامعادلات محدودکننده پرداخت ]44-46[. اما باز هم ممکن است که با این روش ها، کمترین تعداد مکان های کنترلی ایجاد نشود. در این رساله، و در فصل دوم، سیستم های گسسته پیشامد معرفی می شوند و اتوماتا و شبکه پتری به عنوان ابزارهایی برای مدل سازی این قبیل سیستم ها معرفی می گردند و به توضیح تئوری کنترل نظارتی پرداخته می شود. سپس در فصل سوم، روش های گذشته برای طراحی کنترل کننده معرفی می گردند و کنترل کننده ی بهینه از سه منظر حداکثر درجه آزادی، هزینه پیاده سازی کنترل کننده و کاهش تعداد مکان های کنترلی بررسی می گردد. همانگونه که گفته شد، در شبکه های تک نشانه، به راحتی می توان به حالات ممنوع، نامعادله محدودکننده اختصاص داد. اما، اختصاص نامعادله محدودکننده به حالات ممنوع در شبکه های غیر تک نشانه، به راحتی صورت نمی پذیرد. بنابراین در فصل چهارم، روشی سیستماتیک پیشنهاد می گردد که به وسیله آن می توان به حالات ممنوع در شبکه های غیرتک نشانه، نامعادله محدودکننده اختصاص داد. سپس، روش دیگری ارائه می گردد که با بهره گیری از خصوصیات ناوردایی و ناوردایی جزئی، به کاهش تعداد نامعادلات محدودکننده در شبکه های غیر تک نشانه می پردازد. اما ممکن است در همه ی شبکه ها نتوان خصوصیات ناوردایی و ناوردایی جزئی مناسب جهت کاهش تعداد نامعادلات محدودکننده را یافت. به همین دلیل، با بهره گیری از مفهوم سوپرحالت، روش دیگری برای کاهش تعداد نامعادلات محدودکننده در شبکه های غیرتک نشانه پیشنهاد می گردد که می تواند بطور چشمگیری تعداد این نامعادلات را کاهش دهد. همچنین این روش می تواند در اکثر روش-های مربوط به طراحی کنترل کننده برای کاهش پیچیدگی های محاسباتی مورد استفاه قرار گیرد. با وجود پیشنهاد این روش ها برای ساده سازی کنترل کننده، هنوز این امکان وجود دارد که باز هم بتوان تعداد نامعادلات محدودکننده را کاهش داد. بنابراین، روش دیگری پیشنهاد می شود که با استفاده از الگوریتم های جستجوی تصادفی، تعداد نامعادلات محدودکننده را باز هم کاهش می-دهد. اما جواب حاصل از این روش، مطلق نمی باشد و با هر بار اجرای آن، ممکن است جواب متفاوتی حاصل گردد. به همین دلیل، روش دیگری پیشنهاد می شود تا با حل مسائل برنامه ریزی خطی صحیح، بتوان بصورت مطلق، تعداد نامعادلات محدودکننده را کاهش داد. همچنین مشکل مینیمم های محلی نیز در این روش حل می گردد. اما هیچ یک از روش های پیشنهادی، هزینه ی پیاده سازی کنترل کننده را در نظر نمی گیرد. بحث هزینه پیاده سازی کنترل کننده در سیستم-های صنعتی، مسئله ی بسیار مهمی می باشد. بنابراین لازم است که تا حد امکان، هزینه پیاده-سازی کنترل کننده کاهش یابد. زیاد بودن تعداد کمان های مربوط به مکان های کنترلی، باعث زیاد شدن تعداد حسگرها برای مشاهده حوادث و افزایش تعداد عملگرها برای غیرفعال کردن آن ها می گردد. بنابراین، کاهش تعداد کمان های مربوط به مکان های کنترلی می تواند به کاهش هزینه پیاده سازی کنترل کننده بینجامد. به همین دلیل، سعی شده است تا روش جدید دیگری پیشنهاد گردد که با حل مسائل برنامه ریزی خطی صحیح بتوان تعداد کمی مکان کنترلی با تعداد کم کمان های مربوط به آن بدست آورد. به این ترتیب، هم کنترل کننده ای ساده بدست می آید و هم هزینه پیاده سازی آن کاهش می یابد. در فصل پنجم، مثال عملی نسبتاً بزرگی معرفی می گردد و روش های پیشنهادی در این رساله بر روی آن اعمال می شوند و نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه می گردند و در نهایت، مسئله ی زمان در شبکه های پتری مورد بحث قرار می گیرد. در بررسی زمان، شرایطی برای یک سیستم خاص در نظر گرفته می شود که با اعمال آن می توان زمان انجام فرآیند صنعتی را به میزان قابل توجهی کاهش داد که این موضوع می تواند در آینده برای سایر سیستم ها عمومی سازی شود.

در این رساله به تحلیل و بررسی افزاره های قدرت به ویژه ترانزیستور ldmos پرداخته شد. این افزاره ها می توانند در تکنولوژی سیلیسیم روی عایق نیز شکل گیرند. این تکنولوژی مزایای بسیاری از جمله کاهش جریان های نشتی، ایزولاسیون بهتر میان افزاره ها، کاهش خازن های پراکندگی و سایر موارد را داراست. ساختارهای مختلفی نیز در گذشته برای بهبود مشخصات ترانزیستورهای ldmos که در تکنولوژی سیلیسیم روی عایق شکل گرفته شده اند، پیشنهاد شده است که در این رساله به صورت اجمالی به تعدادی از این ساختارها اشاره شده است. در فصل اول این رساله ضمن اشاره به کاربردهای ترانزیستورهای قدرت، انواع این ترانزیستورها بیان شده است. در فصل دوم این رساله نیز توجه خود را به ساختار ldmos معطوف کرده و مهمترین پارامترهای این ترانزیستور که شامل ولتاژ شکست و مقاومت حالت روشن است، مورد بررسی قرار گرفت. همچنین معیار شایستگی برای دو پارامتر ولتاژ شکست و مقاومت حالت روشن به صورت ]مقاومت حالت روشن/2(ولتاژ شکست)[ تعریف شده است که هر چه مقدار این معیار بالاتر باشد ترانزیستور مورد نظر کارایی بهتری را داراست. از نگاهی دیگر، یکی از روش های افزایش ولتاژ شکست، توزیع یکنواخت میدان الکتریکی می باشد، که در این راستا ساختار میدان سطحی کاهش یافته و روش مافوق پیوند مورد بررسی قرار گرفت. در انتهای این فصل نیز تعدادی از ساختارهایی که در گذشته موجب افزایش ولتاژ شکست و یا کاهش مقاومت حالت روشن بررسی گشت. در فصل سوم این رساله، سه ساختار نوین ترانزیستور ldmos ارائه شد. در ساختار اول با نام ipt-ldmos، با ایجاد چاه اکسیدی در ناحیه ی رانشی ترانزیستور و جاسازی لایه ی سیلیسیمی نوع p در این چاه، توزیع میدان الکتریکی یکنواخت تری بدست آمد که ولتاژ شکست بالاتری را منجر می گردد. همچنین با توجه به این که اکسید میدان از ایجاد شکست در زیر ناحیه ی گیت ترانزیستور جلوگیری می کند، می توان میزان ناخالصی ناحیه ی رانشی را به آرامی افزود. این شرایط موجب کاهش مقاومت حالت روشن می گردد. همچنین با مقایسه ی معیارهای شایستگی ساختار جدید ارائه شده و ساختارهای متداول، می توان به کارایی بالاتر این ترانزیستور نوین پی برد. در ساختار دوم نوین ارائه شده، ترانزیستور ldmos بر روی تکنولوژی سیلیسیم روی عایق جزئی شکل گرفته شده و بارهای مثبت و منفی بر روی فصل مشترک لایه ی اکسید مدفون و لایه ی سیلیسیم قرار گرفته اند. با توجه به رابطه ی پیوستگی شار الکتریکی، میدان در لایه ی اکسید مدفون افزایش یافته و از مولفه ی افقی میدان الکتریکی می کاهد که افزایش ولتاژ شکست را در پی دارد. همچنین با توجه معیار شایستگی تعریف شده، این ساختار مقدار قابل قبول 105×55 را دارد که نسبت به ساختار متداول (104×43) کارایی بهتری را نشان می دهد. در ساختار آخری که در این فصل ارائه شده است به ترانزیستور نوین uox-ldmos پرداخته شده است. در این افزاره ی نوین، لایه ی اکسیدی به صورت حرف u انگلیسی در ترانزیستور تعبیه شده است. از آنجایی که اکسید بین نواحی سورس و گیت ترانزیستور، ناحیه ی تخلیه ای را ایجاد می کنند، می توان از تجمع بارها در این منطقه کاست و میدان الکتریکی یکنواخت تری را شاهد بود. این شرایط موجب افزایش ولتاژ شکست می گردد. همچنین ضخامت و طول اکسید u شکل برای مشخصات بهینه ی ترانزیستور شبیه سازی شده است. این ساختار نیز مقدار معیار شایستگی حدود 106×24 را نشان می دهد. در فصل چهارم این رساله، به مدلسازی نوینی برای پتانسیل سطحی، میدان الکتریکی و ولتاژ شکست ارائه شده است. این مدلسازی در ساختار ترانزیستور ldmos با تکنولوژی resurf و بارهای مثبت در بر روی فصل مشترک ناحیه ی رانشی با اکسید مدفون انجام گرفته است. نتایج این مدلسازی با آنچه از نرم افزار شبیه ساز atlas بدست آمده، تطابق قابل قبولی را نشان می-دهد. یکی از مشکلاتی که در تکنولوژی soi وجود دارد، اثرات نامطلوب بدنه شناور می باشد. اثر بدنه شناور هنگامی رخ می دهد که در اثر یونیزاسیون برخوردی و افزایش ناگهانی جفت الکترون-حفره، میزان حفره ها در ناحیه ی کانال بالا رود. این شرایط موجب می شود که ترانزیستور پارازیتی دو قطبی، روشن شده و با افزایش ناگهانی تعداد حفره ها، کنترل گیت ترانزیستور از بین رود. به همین منظور، تکنیکی نوین برای افزاره های ldmos که در تکنولوژی soi شکل گرفته اند، ارائه شده است. در این روش، یک پنجره ی sige در زیر کانال ترانزیستور جاسازی شده، تا حفره های جمع شده در کانال را جذب کند. به علت متفاوت بودن دیاگرام باند انرژی نیمه هادی سیلیسیم و سیلیسیم-ژرمانیوم، ناپیوستگی در محل پیوند بین این دو ماده وجود دارد. بنابراین حفره های کانال می توانند از این ناپیوستگی عبور کرده و تجمع آن ها در این منطقه از بین برود. از طرفی دیگر با ایجاد ناحیه ی تخلیه بین کانال ترانزیستور و پنجره ی sige، میدان الکتریکی یکنواخت تری در کانال ترانزیستور ایجاد می گردد که افزایش ولتاژ شکست را منجر می شود. همچنین با بهینه کردن میزان چگالی ناخالصی ها، و ابعاد این پنجره ی sige، می توان به کارایی مطلوب تر افزاره رسید. در فصل آخر این رساله، به بررسی ترانزیستورهای قدرت با چاه گیت پرداخته شده است. به منظور افزایش ولتاژ شکست در این گونه افزاره ها که به صورت عمودی شکل گرفته اند، یک ساختار جدید دیگر ارائه شده است. در این ساختار نوین، با ایجاد یک لایه ی اکسید مدفون در ناحیه ی رانشی می توان میدان الکتریکی یکنواخت تری را ایجاد نمود. با توجه به این که ضریب گذردهی اکسید سیلیسیم بیش از سه برابر ضریب گذردهی سیلیسیم می باشد، ماکزیمم های جدیدی در منحنی میدان الکتریکی بدست می آید که افزایش ولتاژ شکست را در پی دارد. از طرفی دیگر به منظور کاهش مقاومت حالت روشن و همچنین کاهش اثر پارازیتی ترانزیستور دو قطبی، لایه ی sige در اکسید مدفون جاسازی شده است. همچنین، به علت این که لایه ی سیلیسیم-ژرمانیوم قابلیت تحرک بیشتری را نسبت به سیلیسیم دارد، می توان مقاومت حالت روشن را نسبت به ساختار متداول کاهش داد.

با پیشرفت تکنولوژی نانو و کاهش ابعاد ادوات نیمه هادی، مشکلات قابل ملاحظه¬ای از جمله اثرات نامطلوب کانال کوتاه بوجود آمده اند. لذا به منظور افزایش کارآیی و قابلیت اطمینان قطعه، کاهش اثرات منفی کانال کوتاه مهم است. به دلیل مزایایی که تکنولوژی سیلیسیم رو عایق در مقایسه با ترانزیستورهای بدنه¬ی سیلیسیمی دارد، ترانزیستورهای سیلیسیم روی عایق جایگزین مناسبی برای ابعاد کوچکتر ترانزیستورها می¬باشند. ترانزیستورهای ماسفت سیلیسیم روی عایق بعلت داشتن خازنهای پارازیتی کوچک گزینه مناسبی برای مدارات با سرعت بالا و مصرف کم می¬باشند. نتیجه بررسی هایی که بر روی اثرات نامطلوب کانال کوتاه در ترانزیستورهای ماسفت سیلیسیم روی عایق انجام شده است، نشان دهنده¬ی این واقعیت است که اثرات منفی ناشی از کوتاه شدن طول کانال در این ترانزیستورها نسبت به ترانزیستورهای بدنه سیلیسیمی کمتر است. تاکنون روشهای گوناگونی به منظور کاهش اثرات نامطلوب کانال کوتاه در ترانزیستورهای ماسفت سیلیسیم روی عایق مطرح شده است. در این پایان نامه از تکنیک¬های مهندسی اکسید مدفون، مهندسی ناخالصی کانال و همچنین مهندسی گیت به منظور بهبود اثرات نامطلوب کانال کوتاه استفاده شده است. اولین ساختار پیشنهادی که به منظور بهبود اثرات نامطلوب کانال کوتاه مطرح شده، ساختار جدیدی از یک ترانزیستور ماسفت سیلیسیم روی عایق تمام تخلیه با یک لایه فلز در زیر اکسید مدفون می¬باشد که با ساختارهای ترانزیستور با صفحه زمین شده و ترانزیستور ماسفت معمولی مقایسه و مشخصات الکتریکی آن مورد بررسی قرار گرفته است . ساختار دومی که به منظور بهبود اثرات کانال کوتاه معرفی گردید استفاده از یک توزیع خطی ناخالصی در ناحیه کانال نزدیک نواحی سورس/درین می¬باشد که با ساختار ترانزیستور سیلیسیم روی عایق با توزیع ناخالصی یکنواخت در نزدیکی نواحی سورس/درین ساده مقایسه شده است. سومین ساختار پیشنهادی استفاده از ساختار ترانزیستور ماسفت سیلیسیم روی عایق با گیت پنج ماده ای است که با ساختارهای تک ماده¬ای، دوماده¬ای و سه مادهای مقایسه شده است. ساختارهای فوق با کمک نرم افزار اطلس شبیه سازی شده اند. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که در هر سه ساختار فوق اثرات کانال کوتاه بهبود یافتند.

دراین پایان نامه یک ترانزیستور فلز – نیمه هادی (مسفت ) بر روی عایق با ساختاری نوین پیشنهاد شدهاست. تلاش ها در راستای کاهش تجمع میدان الکتریکی در لبه ی گیت در طرف درین بوده است. توزیع بار در ساختار پیشنهادی نسبت به ساختار مرسوم در کانال بهبود نسبی یافته و این امر به وسیله کاهش تجمع میدان الکتریکی در لبه ی گیت در جانب درین رخ داده است، در نتیجه ولتاژ شکست به شکل ملموسی بهبود یافته است. به منظور کاهش تجمع میدان الکتریکی یک صفحه ی میدان در لایه ی اکسید تعبیه و به سورس متصل گردیده است. مشخصات الکتریکی جریان مستقیم و پاسخ فرکانسی ساختار مسفت با صفحه ی میدان متصل به سورس بر روی اکسید توسط شبیه سازی عددی دو بعدی بدست آمده و نتایج حاصل با یک ترانزیستور مسفت با ساختار مرسوم به منظور بررسی معنادار نتایج مقایسه شده است. صفحه میدان متصل به سورس تأثیر قابل توجهی به روی ولتاژ شکست مسفت می گذارد، ولتاژ شکست ساختار پیشنهاد شده 84% نسبت به ساختار مرسوم بهبود یافته است. با وجود کاهش جزئی جریان اشباع درین ،میزان حداکثر چگالی توان خروجی 37% افزایش یافته است. به علاوه میزان خازن گیت – درین (cgd) 70% کاهش یافته است که این مهم موجب افزایش حداکثر بهره ی قابل دسترس به میزان db5 در فرکانس ghz 2 می شود. بنابراین استفاده از صفحه ی میدان مدفون در لایه ی اکسید، بهبود مشخصات الکتریکی جریان مستقیم و پاسخ های فرکانسی مطلوب تری را نسبت به ساختار مرسوم محقق می نماید.

هدف ما در این پایان نامه ارائه راهکارهایی جهت بهبود عملکرد ترانزیستورهای با قابلیت تحرک الکترونی بالا1 مبتنی بر گالیوم نیترید است. این پایان نامه در فصل های زیر تنظیم گردیده است: در فصل اول چالش ها و کاربردهای این افزاره ها مطرح شده است. در فصل دوم نحوه عملکرد ادوات با پیوند ناهمگون تشریح گردیده است و در فصل سوم نیمه هادی گالیوم نیترید از لحاظ فیزیکی مورد مطالعه قرار گرفته است. در فصل چهارم اصول عملکردی ترانزیستورهای با قابلیت تحرک الکترونی بالا و ساختار آن و همچنین اثرات خودگرمایی در این افزاره ها مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل پنجم تاریخچه ای از ساختارهای پیشنهادی در زمینه این افزاره ها و نتایج حاصل از آن ها آورده شده است. در فصل ششم تکنیک های پیشنهادی و نتایج حاصل از شبیه سازی به منظور بهبود عملکرد این افزاره ها ارائه شده است و در فصل هفتم نتیجه گیری و پیشنهاداتی برای ادامه کار آورده شده است.

چکیده : در این پایان نامه، ما یک ترانزیستور soi ldmos جدید به منظور بدست آوردن ولتاژ شکست بالا ارائه کرده ایم. ساختار پیشنهادی از چندین چاه n و p+ که به صورت پریودیک در اکسید مدفون قرار گرفته اند، شکل گرفته است. بنابراین ما ساختار پیشنهادی را ترانزیستور با چاه های چندگانه (mdw-ldmos) نامیدیم. ایده کلیدی در این کار افزایش میدان الکتریکی در لایه اکسید مدفون و بهینه کردن میدان الکتریکی در ناحیه رانشی می باشد، که هر دو آن ها منجر به افزایش ولتاژ شکست خواهد شد. بر اساس پیوستگی بردار جابه جایی الکتریکی، یون های دهنده در چاه های n به طور موثری میدان الکتریکی لایه اکسید مدفون را افزایش و میدان الکتریکی ماده سیلیسیوم را کاهش می دهند. همچنین، چاه های چندگانه با ایجاد چندین پیک اضافه در توزیع میدان الکتریکی، توزیع میدان سطحی در ناحیه رانشی را یکنواخت تر می کنند. علاوه بر این، چاه های n با تزریق الکترون های بیشتر در ناحیه رانشی باعث بهبود جریان درین می شوند. نتایج شبیه سازی عددی دو بعدی ما نشان می دهد که ولتاژ شکست و جریان درین ساختار جدید به ترتیب 370% و 60% در مقایسه با ساختار متداول بهبود یافته اند.

در این پایان نامه،مشخصات الکتریکی ترانزیستور اثر میدان نفوذ افقی با تکنولوژی سیلسیم روی عایق(soi-ldmos) مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین دو ساختار جدید برای بهبود پارامترهای الکتریکی این نوع ترانزیستور نیز پیشنهاد شده است. در این ساختارها با توجه به کاربردهای این افزاره در الکترونیک قدرت و مخابرات ،بهبود همزمان مشخصه های dc وفرکانسی مد نظر قرار گرفته است. در ساختار پیشنهادی اول قطعه فلزی از جنس کبالت در اکسید مدفون جاسازی شده که انتهای آن به سورس اتصال دارد.این فلز با جذب خطوط میدان به داخل اکسید و ایجاد پیک جدید در میدان الکتریکی ولتاژ شکست را به میزان 67% بهبود می بخشد.همچنین با وجود کاهش جزئی جریان اشباع درین،میزان حداکثر چگالی توان خروجی 33% بهبود دارد. با کاهش خازن گیت-درین به میزان 87%،فرکانس قطع و ماکزیمم فرکانس نوسان به ترتیب به میزان 44%و 162%افزایش یافتند. در ساختار دوم از تکنولوژی سیلسیم روی هیچ استفاده شد و ستون های هوا داخل اکسید گیت تعبیه گردیده است.به دلیل این که ثابت دی الکتریک هوا کم تر از اکسید است،میدان داخل آن افزایش یافته و افزاره می تواند میدان های بالاتر را تحمل کند.در نتیجه ولتاژ شکست به میزان 96% بهبود دارد.قرار دادن هوا به جای بخشی از اکسیدگیت باعث کاهش ثابت دی الکتریک خازن های گیت-سورس و گیت-درین شده و در نتیجه این خازن ها کاهش می یابند.در این ساختار مشخصه های فرکانسی نیز بهبود خوبی را نشان دادند. کلید واژه ها: ترانزیستور اثر میدان نفوذ افقی، تکنولوژی سیلسیم روی عایق، فرکانس قطع، ماکزیمم فرکانس نوسان، تکنولوژی سیلسیم روی هیچ

این پایان نامه به بررسی و آنالیز مشخصات ترانزیستورهای اثر میدان فلز نیمه هادی و استفاده از تکنولوژی سیلیسیوم روی عایق در آن می پردازد و در این راستا چندین ساختار نوین برای آنها ارایه می شود. با توجه به اهمیت ترانزیستورهای قدرت و کاربرد گسترده آن ها در علوم مختلف در ساختارهای ارائه شده سعی بر این است که تا حد ممکن مشخصات توانی و فرکانسی را بطور همزمان افزایش دهیم.

طیف نگاری حالت گذرای ترازهای عمیق جهت تعیین مشخصات تله های درون نیمه هادی بر مبنای استفاده از خازن گذرای ناحیه تخلیه پایه گذاری شده است . این تکنیک بسیار حساس و سریع است و همچنین استخراج نتایج از آن نسبت به سایر روشهای موجود ساده تر می باشد، و قادر است در طی مرورهای حرارتی، قلل حاصل از طیف سطوح تله های درون کریستال نیمه هادی را بر حسب تابعی از درجه حرارت نمایش دهد. ارتفاع هر قله متناسب با غلظت تله است و محل آن از لحاظ درجه حرارت ، مشخص کننده خواص انتشار حرارتی آن تله می باشد. به علاوه با این تکنیک می توان انرژی فعال سازی و سطح مقطع دستگیری تله ها را نیز اندازه گیری نمود. قلب سیستم dlst را یک سیتم کنترل دمای الکترونیکی - کامپیوتری تشکیل می دهد که از ویژگیهای آن می توان به دقت و سرعت پاسخ نسبتا زیاد آن اشاره نمود. این سیستم کنترل قادر است دمای نمونه تحت آزمایش را در یک محدوده وسیع حرارتی از دمای 100 تا 400 درجه کلوین اندازه گیری نماید و دقت آن در یک دهم درجه کلوین است . سیستم کنترل الکترونیکی کامپیوتری دمای dlts قادر است دمای نمونه را به صورت خطی با نرخهای گوناگون از 100 تا 300 درجه کلوین تغییر دهد. یکی دیگر از اساسی ترین اجزاء سیستم dlts، کرایوستات می باشد. یکی از ویژگیهای اساسی این کرایوستات این است که به گونه ای طراحی شده است که قابلیت افزایش سیستم از dlts به odlts را دارد. ظرافت بکار گرفته شده در طرح واحد برودتی حرارتی نگهدارنده نمونه در نوع خود بی نظیر است . نکته دیگری که در طرح این واحد منظور شده است یکسان بودن تقریبی دما در تمام سطح آن است بطوری که نتایج آزمایش مستقل از محل گرفتن نمونه بر روی واحد برودتی، حرارتی می باشد. همچنین از خصوصیات مهم رابط طرح شده برای نگهدارنده نمونه می توان به قابلیت حرکت آن در جهت مختصاتی x و y اشاره کرد. در این پایان نامه، مراحل طراحی و ساخت کرایوستات ، سیستم اندازه گیری دما و سیستم کنترل دمای الکترونیکی - کامپیوتری دستگاه آزمایشگاهی dlts تشریح شده است