شبیه سازی ترانزیستور تک الکترونی به روش مونت کارلو

روند رو به پیشرفت تکنولوژی در کوچک سازی ترانزیستورها تا جایی ادامه پیدا نمود که نسل جدیدی از ترانزیستورها که به آنها ترانزیستورهای تک الکترونی گفته می شود پدید آمدند .نسل جدید ترانزیستورها همانند ترانزیستورهای قبلی از قوانین جاری فیزیک در جابجایی الکترونها پیروی نمی نمایند. ناگزیر به بررسی اجمالی چند نمونه از قطعات تک الکترونی و پس از آن به تجزیه و تحلیل ترانزیستور تک الکترونی پرداخته و سعی در پیدا کردن توضیحات مستدل علمی برای توجیه رفتارهی ترانزیستور تک الکترونی می نماییم . آشنایی با نحوه تونل زنی الکترونها در ترانزیستورهای تک الکترونی ما را بر آن می دارد تا با تلاش برای تبدیل رفتارهای فیزیکی به معادلات کوانتوم مکانیکی بتوانیم رفتارهای قطعه را در مقابل تغییر پارامترهای موثر در سطح قطعه پیشبینی بنمائیم .در همین راستا پس از بررسی معادلاتی که برگرفته از رفتار فیزیکی می باشند به بحث شبیه سازی می رسیم. روش شبیه سازی صورت گرفته در این پروژه ، روش مونت کارلو می باشد که با تغییر پارامترهای ترانزیستور تک الکترونی همانند مقاومت و خازن اتصالات به توجیه نتایج حاصله از شبیه سازی می رسیم .همانطور که می دانیم روش مفروض از جمله روشهای آماری بوده و با افزایش تعداد الکترونهای شرکت کننده در جامعه آماری ، نتایج نویزدار حاصله از اعمال این روش از خطای کمتری برخوردار می باشد.از جمله دلایل استفاده از روش مونت کارلو می توان به این مهم اشاره نمود که در روش مستر برای شبیه سازی این قطعه (ترانزیستور تک الکترونی) نیازمند تخمین تعداد ترازهای درون جزیره می باشد و محاسبات نیازمند صرف وقت می باشد اما در روش مونت کارلو حتی با کوچک کردن جامعه آماری که منجر به کاهش زمان شبیه سازی می شود شمایی کلی از نتایج قابل تصور را می توانیم داشته باشیم ، هر چند که با این کار دقت نتایج کاهش می یابد. شکلهای حاصله از نتایج شبیه سازی نشان می دهد که نمودار جریان برحسب ولتاژ درین- سورس دارای چندین نقطه شکست می باشد که با استفاده از روش مونت کارلو به بررسی و تایید صحت نتایج حاصله بوسیله روش مستر برای پیدا کردن مقادیر نقاط شکست اول و دوم می رسیم. همانطور که ذکر شد با تغییر مشخصه هایی همانند مقاومت اتصالات می بینیم که تغییری در مقادیر ولتاژ شکست اول و دوم حاصله از شبیه سازیهای قبلی نمی رسیم.