Целью курса является ознакомление с физическими принципами и методами, лежащие в основе моделирования твердотельных СВЧ приборов. В курсе систематически излагаются базовые физические явления, лежащие в основе работы твердотельных приборов СВЧ. Функциональное назначение твердотельных (полупроводниковых) приборов СВЧ. Роль моделирования полупроводниковых приборов и технологических процессов. «Иерархия» моделей. Примеры решения уравнений методами теории возмущений, решение дифференциальных уравнений в частных производных методами теории возмущений; вопросы нормировки; специфика граничных условий в квазидвумерном анализе твердотельных СВЧ устройств ; квазидвумерные уравнения; анализ различных приближений квазидвумерных уравнений.

 Аналитические и численные методы анализа полупроводниковых

СВЧ структур



Физико-топологические модели полупроводниковых приборов. Задачи численного моделирования полупроводниковых приборов и технологических процессов. Основные уравнения физики полупроводниковых структур. «Иерархия» моделей: гидродинамическое, квазигидродинамические и локально-полевое приближение. Одномерные двухмерные и трехмерные модели. Квазидвумерные модели.

Аналитические модели и модели, приводящие к трансцендентных уравнениям: модель Шокли; модель двух областей; модель полностью насыщенной скорости; учет последовательных сопротивлений стока и истока; класс гиперболических моделей; модель обратного управления ПТШ; модель ионно-легированных ПТШ; модель всплеска скорости. Эквивалентные схемы и основные параметры.

Квазидвумерное описание неоднородных полупроводниковых структур


Простые примеры решения уравнений методами теории возмущений, методы решения дифференциальных уравнений в частных производных, решение дифференциальных уравнений в частных производных методами теории возмущений.; вопросы нормировки; специфика граничных условий в квазидвумерном анализе; квазидвумерные уравнения; анализ различных приближений квазидвумерных уравнений.

 

симметрия

 

Элементы численного анализа в квазидвумерном моделировании 

Численные методы решения трансцендентных уравнений. Конечно-разностное представление уравнений. Численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений. Численные методы решения жестких систем дифференциальных уравнений. Специализированные пакеты: MatLab, MatCad. 

Подтверждение адекватности квазидвумерных моделей на основе результатов численного анализа. 


Особенности квазидвумероного описания ПТШ на GaAs 

Принцип действия и основные типы полевых транзисторов, используемых на СВЧ. Особенности конструкции и связь геометрических и физико-технологических параметров с электрическими характеристиками транзистора. Использование полевых транзисторов в схемах СВЧ. Вопросы учета диффузии. Эффекты пограничного слоя. Область "токовый канал - буфер".