مشخصه یابی ترانزیستورها و محاسبه پارامترهای مختلف آن ها در نواحی کاری متفاوت و بررسی تغییرات آن ها با تغییر در ولتاژ و دما، از مهم ترین مسائل جهت ارائه مدلی صحیح و دقیق برای ترانزیستور است. اگرچه روش های بسیاری برای استخراج پارامترهای ترانزیستور گزارش شده است، اما از آن جا که برای بهبود بخشیدن به کارایی ترانزیستورها در کاربردهای مختلف، از جمله کوچک سازی، افزایش فرکانس و توان کاری، ساختارهای جدیدی ارائه می شود، همواره نیاز به روش و شیوه های نوین برای محاسبه پارامترها، با در نظر گرفتن اثرات ناشی از تغییر ساختار، احساس می شود. لذا مشخصه یابی و ارائه شیوه هایی با دقت بالا برای استخراج پارامترهای پارازیتیک ترانزیستور، از زمینه هایی است که هم چنان مورد علاقه پژوهش گران می باشد. مشخصه یابی جریان مستقیم و استخراج پارامترهای پارازیتیک یک ماسفت مجتمع و یک ماسفت مجزای توان vdmos هدف اصلی این پژوهش می باشد. ابتدا با اندازه گیری جریان درین به عنوان تابعی از ولتاژ گیت و درین، در نواحی مختلف کاری، برای هر دو ماسفت مجتمع و توان، مشخصه های مختلف از جمله مشخصه انتقالی، خروجی و زیرآستانه به دست آمده است. سپس با استفاده از این اندازه گیری ها، به استخراج پارامترهای مختلف با استفاده از شیوه های متفاوت پرداخته ایم. ماسفت مجتمع مورد مطالعه، ماسفتی با تکنولوژی ساخت 58 نانومتر می باشد و از یک vdmos فرکانس رادیویی با مشخصات 28 ولت و 15 وات کانال n، برای اندازه گیری در بخش توان استفاده شده است. هم چنین، لازم به ذکر است، با توجه به اینکه تاکنون روشی برای محاسبه مقاومت پارازیتیک ماسفت های توان ارائه نشده است؛ در این جا، با اعمال روش رسانایی، جریان درین به vdmos مقاومت های پارازیتیک این ساختار به صورت مجزا استخراج شده است.

طراحی تست‎ها در فرایند ساخت ترانزیستورها، از اهمیت بسزایی برخوردار است. تست های جریان مستقیم، جریان متناوب و فرایند ساخت از جمله ی آن ها هستند که به منظور استخراج مشخصه های مختلف ترانزیستورها استفاده می شوند. تست های فرایند ساخت جهت استخراج مشخصه های فرایند ساخت ترانزیستورها استفاده می شوند و هدف از آن ها کنترل مشخصه های فرایند ساخت ترانزیستور و دست‎یابی به مشخصاتی مطلوب و کاهش تغییرپذیری این مشخصه ها در صورت تکرار ساخت و در نتیجه، افزایش بازدهی و کاهش هزینه ی ساخت ترانزیستور است. ساختار و جانمایی تست های فرایند ساخت برای انواع مختلف ترانزیستور متفاوت است، که علت آن تفاوت در ساختار و ابعاد ترانزیستورها است. به‎عنوان مثال، ساختار و جانمایی تست یک ماسفت معمولی با ساختارهای تست یک ماسفت توان و فرکانس بالا متفاوت است. بنابراین هر ترانزیستور خاص، برای تست نیاز به ارائه ی ساختار و طراحی جانمایی تست مخصوص خود بر اساس ابعاد و ساختار آن ترانزیستور دارد. ترانزیستورهای ماسفت توان و فرکانس بالا امروزه یکی از بهترین فناوری تجاری و رقیب سرسختی برای فناوری های دیگر به‎خصوص فناوری ترانزیستورهای gan hemt در زمینه ی کاربردهای تقویت کنندگی توان و فرکانس بالا می باشند. همین امر و اهمیت انجام تست فرایند ساخت به‎عنوان مرحله ی مهمی از ساخت ترانزیستور باعث شد تا این پژوهش بر روی طراحی ساختارهای تست و نیز جانمایی آن ها برای ترانزیستور vdmos متمرکز شود. تست های مهم فرایند ساخت و چگونگی مشخصه یابی معرفی شده است. سپس تست های فرایند ساخت و نیز ساختارهای تست، جهت استخراج مشخصه های مهم فرایند ساخت برای یک ترانزیستور vdmos فرکانس رادیویی با مشخصات 28 v، کانال n، توان بیشینه ی 15 w و فرکانس کاری 400 mhz طراحی و ارائه شده است. جانمایی تست ها، با توجه به ابعاد ترانزیستورِ ساخته شده، و هم‎چنین به کمک ساختار داخلی ترانزیستور که از مدل شبیه سازی شده به‎دست آمده، طراحی شده است. با استفاده از مدل شبیه سازی دوبعدی میزان دوپینگ، عمق اتصالات p-n و دیگر ابعاد داخلی که مورد نیاز برای طراحی ساختارهای تست فوق است بدست آمد.

تکنولوژی ساخت قطعات نیمه هادی مایکرویو یکی از مهم¬ترین مسائل در طراحی مدارهای راداری و فرستنده¬های مخابراتی است. قطعات اکتیو مورد استفاده در این مدارها باید توانایی تولید سطوح بالایی از توان rf را در دماهای بالا داشته باشند. لذا هر ساله مطالعات بسیاری در راستای طراحی و مدل¬سازی قطعات توان صورت می¬گیرد. موادی از قبیل gan، gaas، الماس ، یاقوت کبود و sic موارد پیشهادی برای ساخت قطعات توان هستد. اما در این بین تکنولوژیalgan/gan hemt به یکی از بهترین گزینه ها برای طراحی تقویت¬کننده¬های توان بالا و فرکانس بالا تبدیل شده است. قطعات ساخته شده با gan به دلیل شکاف باند وسیع این ماده دارای ولتاژ شکست بالایی هستند، بنابراین ولتاژهای تغذیه بالا را به راحتی تحمل نموده و در کاربردهای توان بالا بسیار مورد استفاده قرار می¬گیرد. یکی دیگر از مزایای مهم ترانزیستورهای gan سرعت بالای اشباع آنها است، بنابراین می¬توان از این قطعات درمدارهای فرکانس بالا بهره برد. همچنین قابل ذکر است که ترانزیستورهای مذکور قابلیت کار در دماهای بالا را به دلیل وجود زیرلایه¬ایی از جنس sic و مقاومت گرمایی کم ماده¬ی gan دارا هستند. اولین قدم جهت به¬کارگیری این قطعات در مدارها، استخراج مدل سیگنال کوچک آنها می¬باشد. مدل سیگنال کوچک بیان کننده¬ی عناصر پارازیتی ذاتی و غیر ذاتی وابسته به تغذیه است که در این پروژه به استخراج آن می¬پردازیم. ابتدا نگاه مختصری به تکنولوژی hemt داشته و سپس مدل سیگنال کوچک ترانزیستور gan hemt با در نظر گرفتن تمام عناصر پارازیتی ارائه می¬شود. روند استخراج مدل سیگنال کوچک با جستجو در راستای یافتن بهترین مقدار خازن-های غیرذاتی شروع می¬شود، سپس با جستجوی مقادیر سلف¬ها و مقاومت¬های غیرذاتی ادامه پیدا کرده و در نهایت مقادیر عناصر ذاتی وابسته به تغذیه استخراج می¬گردد. مدار معادل مورد استفاده در این پروژه دارای 22 عنصر پارازیتی است که شامل 10 پارامتر ذاتی وابسته به تغذیه¬ و 12 عنصر غیرذاتی می¬باشد. در انتها نیز صحت و دقت این روش با استفاده از مقایسه¬ی مقادیر اندازه¬گیری شده و شبیه¬سازی شده¬ی یک ترانزیستور 6 واتی gan hemt با عرض گیت mm1.2 و تعداد گیت 3 به اثبات رسیده است.

سطح مقطع راداری یکی از مهم ترین مشخصه های توصیف کننده جسم از دیدگاه رویت پذیری توسط رادار می باشد. هرچه سطح مقطع راداری کمتر باشد، تشخیص آن توسط رادار دشوارتر است. از این رو محاسبه و تخمین سطح مقطع راداری مخصوصا در کاربردهای نظامی اهمیت فراوانی دارد. مساله محاسبه این پارامتر در حیطه مباحث پراکندگی موج قرار می گیرد. محاسبه سطح مقطع راداری با روش های عددی الکترومغناطیسی مقدور نیست چرا که به علت بزرگ بودن ابعاد اجسام نسبت به طول موج، حافظه کامپیوتری و زمان شبیه سازی بسیار زیادی مورد نیاز است و پیاده¬سازی نرم افزاری را با مشکل روبرو می کند. روش های فرکانس بالا از جمله نور فیزیکی جایگزین مناسبی برای روش های تمام موج در محاسبه سطح مقطع راداری هستند. سطح مقطع راداری در روش نور فیزیکی با محاسبه انتگرال نور فیزیکی در ناحیه روشن اهداف انجام می شود. برای تعیین ناحیه روشن و همچنین محاسبه انتگرال نور فیزیکی نیاز به مدل سازی جسم با رویه های هندسی می باشد که به این عمل در اصطلاح مش بندی می گویند. در این پایان نامه از رویه های nurbs برای این منظور استفاده شده است. رویه های nurbs سطوح توصیف شده با توابع گویای قطعه به قطعه هستند و می توانند با دقت بیشتر و اشغال حافظه کمتری مدل سازی جسم را انجام دهند. پس از مدل سازی جسم بایستی انتگرال نور فیزیکی در ناحیه روشن جسم محاسبه شود. یک شیوه کارآمد برای محاسبه انتگرال نور فیزیکی روش لودویگ است. در این روش پس از مش بندی ناحیه انتگرال گیری، تقریبی خطی از جملات فاز و دامنه انتگرال، جایگزین آن ها می شود و حاصل انتگرال در هریک از مش ها بدست می آید. در نهایت مقدار نهایی انتگرال نور فیزیکی با جمع مقادیر حاصل از حل انتگرال در تمامی مش ها محاسبه می شود. هدف این پایان نامه آن است تا انتگرال نور فیزیکی روی سطوح توصیف شده با رویه های nurbs، با فرض معلوم بودن ناحیه روشن و با استفاده از روش لودویگ و بکارگیری الگوریتم وفقی مش بندی محاسبه شود. با توجه به نبود روشی کارآمد برای مش بندی بهینه سطح انتگرال گیری، الگوریتم وفقی برای این منظور پیاده سازی شده است تا بار محاسباتی را کاهش دهد. در ابتدا مقدمات ریاضی لازم در مورد مفهوم سطح مقطع راداری و روش های کارآمد در محاسبه آن ذکر می شوند. در بخش بعد روابط ریاضی پیرامون توصیف nurbs مطرح می شوند. پس از آن نرم افزار rhino به عنوان واسطی میان طراحی گرافیکی اجسام و داده های مورد نیاز آنها در کدنویسی، معرفی و نحوه استخراج داده از آن بیان می شود. سپس مروری مفصل بر روش های حل انتگرال نورفیزیکی خواهدشد و مزایا و معایب این روش ها به طور مختصر بیان می شود. روش لودویگ به عنوان روشی کارآمد و سریع در حل انتگرال نورفیزیکی معرفی شده و الگوریتم مش-بندی وفقی در آن استفاده می¬شود و معیاری از بهبود عملکرد روش ارائه می شود.

استفاده گسترده از رادارها از اوایل جنگ جهانی دوم به بعد مرسوم شد. امروزه رادارها در زمینه های مختلفی کاربرد دارند؛ در زمینه نظامی از رادارها بیشتر برای تشخیص، ردیابی و کنترل تجهیزات نظامی استفاده می شود. به لحاظ مفهومی، میزان قابل تشخیص بودن یک جسم توسط رادار را سطح مقطع راداری جسم می نامند. هر چه سطح مقطع راداری یک جسم بیشتر باشد رویت آن توسط رادار آسان تر می شود. بدنه تجهیزات نظامی به طور عمده از جنس فلز یا هادی ساخته می شود. چون طول موج امواج مایکروویو کوتاه می باشد و تجهیزات نظامی در مقایسه با طول موج بسیار بزرگ تر هستند، از عبارت اجسام هادی بزرگ برای این تجهیزات استفاده می شود. برای محاسبه سطح مقطع راداری اجسام هادی بزرگ از روش-های فرکانس بالا استفاده می شود. در میان روش های فرکانس بالا، روش نور فیزیکی مصالحه مطلوبی میان دقت نتایج و بار محاسباتی برقرار می کند. بخش مهمی از محاسبه سطح مقطع راداری یک جسم هادی با روش نور فیزیکی، محاسبه نظام مند ناحیه روشن شده جسم می باشد. برای تعیین ناحیه روشن یک جسم هادی، بایستی محل برخورد پرتوها با سطح آن تعیین شود. بار محاسباتی تحمیلی در محاسبه محل برخورد پرتوها با سطح جسم و حجم داده های تولیدی، شدیداً به نحوه مدل سازی هندسی اجسام وابسته است. یکی از روش هایی که امروزه به طور وسیع در اکثر زمینه ها استفاده می شود، مدل سازی با رویه های نِربْز است. این رویه ها اجسام را به صورت دقیق و با تعداد کمی رویه توصیف می کنند. چون محاسبه محل برخورد پرتوها با رویه های نربز به صورت تحلیلی و دقیق بسیار زمان بر و پیچیده است، از روش های تکراری عددی و هندسی و روش-های تقسیم مجدد فضا برای این منظور استفاده می شود. در بیشتر مقالات از این روش ها به صورت ترکیبی استفاده می شود. روش مورد استفاده در این پایان نامه، یک روش تکراری هندسی به نام الگوریتم برش بزیر است. این الگوریتم با ارائه یک دید هندسی به مسئله، از زمان شبیه سازی مطلوبی نیز برخوردار است و برای رسیدن به پاسخ نیاز به حدس اولیه ندارد. همچنین در صورت وجود چند برخورد توسط یک پرتو، به تمام محل برخوردها همگرا می شود. در این پایان نامه، ابتدا الگوریتم برش بزیر برای تعیین ناحیه روشن شکل های هندسی استاندارد پیاده سازی می شود. سپس با به کارگیری یک الگوریتم محاسباتی کم هزینه بر روی الگوریتم برش بزیر، شیوه عملکرد این الگوریتم اصلاح می شود و کارایی محاسباتی آن بهبود می یابد.