ویرایشگر کنتاکت

1. مرور کلی

پنجره اصلی شبیه‌سازی که ساختار دستگاه سه‌بعدی و نوار ابزار را نشان می‌دهد. ویرایشگر Contacts را می‌توان با کلیک روی دکمه Contacts در نوار ابزار سمت چپ پنجره اصلی باز کرد. — پنجره اصلی شبیه‌سازی — ساختار دستگاه را در نمای سه‌بعدی نشان می‌دهد. **ویرایشگر کنتاکت** را می‌توان با کلیک روی دکمه *Contacts* در نوار ابزار سمت چپ باز کرد. این کار به کاربر امکان می‌دهد خواص کنتاکت مانند تابع کار، گزینش‌پذیری، و شرایط مرزی فصل‌مشترک را تعریف کند.

ویرایشگر کنتاکت برای تعریف کنتاکت‌ها استفاده می‌شود. کنتاکت‌ها بخشی از مدل الکتریکی هستند و تعیین می‌کنند که بار چگونه به دستگاه تزریق شود یا از آن خارج شود. با این ویرایشگر، موقعیت کنتاکت را تنظیم می‌کنید، به آن یک نام می‌دهید، مشخص می‌کنید ولتاژ چگونه اعمال شود (و مقدار آن چیست)، و چگالی‌های حامل و مدل فیزیکی مربوط به کنتاکت را تعریف می‌کنید. این صفحه از راهنما مروری بر این تنظیمات به شما می‌دهد.

برای باز کردن ویرایشگر، به پنجره اصلی بروید، زبانه Device را انتخاب کنید، و روی دکمه Contacts کلیک کنید (??). این کار ?? را باز می‌کند، که همان پنجره اصلی ویرایشگر کنتاکت است.

پنجره ویرایشگر کنتاکت که فهرست کنتاکت‌های تعریف‌شده و پارامترهای آن‌ها مانند موقعیت، ولتاژ اعمال‌شده، چگالی بار، حامل اکثریت، و مدل فیزیکی را نشان می‌دهد. — پنجره ویرایشگر کنتاکت — کنتاکت‌های تعریف‌شده در ساختار دستگاه را فهرست می‌کند. هر کنتاکت را می‌توان با موقعیت آن (بالا یا پایین)، ولتاژ اعمال‌شده، چگالی بار و جابه‌جایی تراز فرمی، نوع حامل اکثریت، و مدل فیزیکی (برای مثال، Ohmic یا Schottky) پیکربندی کرد.

ستون‌های ویرایشگر کنتاکت

Name: یک نام انگلیسی برای کنتاکت. این می‌تواند هر برچسبی باشد (برای مثال top، gate، collector).
Top/Bottom: موقعیت کنتاکت. گزینه‌ها شامل Top (y0)، Bottom (y1)، Left (x0)، Right (x1)، Front (z0)، Back (z1)، یا به‌سادگی X، Y، Z هستند.
این‌ها مکان مختصاتی کنتاکت را نشان می‌دهند. - کنتاکت‌های چپ/راست اغلب برای هندسه‌های ترانزیستوری با تزریق جانبی استفاده می‌شوند. - کنتاکت‌های بالا/پایین برای دستگاه‌های تخت مانند OLEDها یا سلول‌های خورشیدی متداول هستند. - کنتاکت‌های X/Y/Z امکان تزریق در یک نقطه مشخص از دستگاه را فراهم می‌کنند، که اغلب در مدل‌سازی دستگاه‌های ناحیه‌بزرگ استفاده می‌شود.
Applied voltage: مشخص می‌کند ولتاژ چگونه به کنتاکت اعمال شود. گزینه‌ها:
- Constant bias: کنتاکت را روی یک پتانسیل ثابت نگه می‌دارد، که می‌تواند غیرصفر باشد. در دستگاه‌های چندترمیناله که در آن یک ترمینال روی ولتاژ مشخصی ثابت نگه داشته می‌شود مفید است.
- Change: ولتاژ sweep شبیه‌سازی به این کنتاکت اعمال می‌شود (برای مثال برای شبیه‌سازی‌های منحنی J–V).
- Ground: کنتاکت را روی مرجع 0 V قرار می‌دهد.
Charge density / Fermi offset: چگالی تعادلی حامل در کنتاکت را بر اساس آمار Maxwell–Boltzmann تعریف می‌کند:
\( n = N_c \exp\left(-\frac{E_c - E_f}{kT}\right) \),
\( p = N_v \exp\left(-\frac{E_f - E_v}{kT}\right) \).
چگالی بار باید از چگالی مؤثر حالات که در ویرایشگر الکتریکی تنظیم شده کمتر باشد. Fermi offset نشان می‌دهد تراز فرمی کنتاکت تا چه اندازه از لبه نوار فاصله دارد. به‌طور معمول این یک عدد مثبت است (درون نوار). مقادیر منفی فقط باید در شرایط استثنایی استفاده شوند.
توجه: فایل JSON چگالی واقعی حامل را ذخیره می‌کند؛ جابه‌جایی فرمی برای سهولت کاربر محاسبه می‌شود.
Majority carrier: مشخص می‌کند کنتاکت حفره‌ها یا الکترون‌ها را به‌عنوان حامل غالب تزریق می‌کند.
Physical model: رفتار الکتریکی کنتاکت را توصیف می‌کند:
- Ohmic: کنتاکت ایده‌آل و کاملاً رسانا.
- Fully blocking: هیچ انتقال باری از کنتاکت انجام نمی‌شود.
- Ohmic + barrier: اهمی اما با یک سد تزریق کم‌عمق که از طریق یک نقطه مش مرزی پیاده‌سازی می‌شود. برای شبیه‌سازی منحنی‌های J–V با شکل S مفید است.
- Schottky: کنتاکت غیر اهمی با سد یکسوساز.
ID: ستون پنهان که شناسه JSON کنتاکت را در خود دارد. این مورد در اسکریپت‌نویسی و خودکارسازی استفاده می‌شود.

تنظیمات حامل اقلیت

روی فلش کشویی Minority carrier کلیک کنید تا جدول حامل اقلیت نمایان شود. به‌صورت پیش‌فرض، بخش بالایی ویرایشگر کنتاکت بر تنظیمات Majority carrier تمرکز دارد و فرض می‌کند که حامل اقلیت به‌صورت خودکار مدیریت خواهد شد (یعنی مکمل انتخاب حامل اکثریت باشد).

پنجره بازشده ویرایشگر کنتاکت که هم بخش حامل اکثریت و هم بخش حامل اقلیت را نشان می‌دهد. کاربر روی دکمه minority carrier کلیک کرده و فیلدهای اضافی برای تعریف نوع حامل اقلیت، مدل، و شناسه را در کنار تنظیمات حامل اکثریت نمایان کرده است. — پنجره بازشده ویرایشگر کنتاکت — در این نما، بخش **Minority carrier** با کلیک روی دکمه متناظر باز شده است. علاوه بر پیکربندی حامل اکثریت (موقعیت، ولتاژ اعمال‌شده، چگالی بار/جابه‌جایی تراز فرمی، نوع حامل اکثریت، و مدل فیزیکی)، کاربران می‌توانند *نوع حامل اقلیت* را نیز تعریف کنند، *مدل فیزیکی* حامل‌های اقلیت را انتخاب کنند، و ID کنتاکت را برای اسکریپت‌نویسی ببینند یا ویرایش کنند.

جفت‌شدن حامل‌ها توسط فیزیک تعیین می‌شود: اگر حامل اکثریت hole باشد، حامل اقلیت electron است؛ اگر حامل اکثریت electron باشد، حامل اقلیت hole است. با این حال، آنچه می‌توانید انتخاب کنید شرایط مرزی اعمال‌شده به حامل اقلیت در هر کنتاکت است (از طریق مدل فیزیکی).

Ohmic (برای هر دو حامل): مناسب برای دستگاه‌هایی که در آن‌ها هر دو حامل به‌خوبی تزریق/استخراج می‌شوند—برای مثال بسیاری از دیودهای لیزری (مانند GaAs) با کنتاکت‌های بسیار رسانا.
رفتار گزینشی/مسدودکننده: در سلول‌های خورشیدی رایج است. ممکن است حامل اکثریت را روی Ohmic تنظیم کنید (برای استخراج کارآمد آن) در حالی که Minority carrier را در همان الکترود Fully blocking قرار دهید (برای سرکوب بازترکیب). گونه‌هایی مانند Ohmic + barrier یا مدل Schottky به شما امکان می‌دهند گزینش‌پذیری جزئی را تنظیم کنید.

در عمل، برای سلول‌های خورشیدی، اعمال انسداد حامل اقلیت در کنتاکت حامل «نامناسب» اغلب گزینش‌پذیری را بهبود می‌دهد و می‌تواند ولتاژ مدار باز V_OC را حدود 0.1–0.2 V افزایش دهد، بسته به دستگاه و نحوه پیکربندی مرزها. از جدول حامل اقلیت برای تنظیم صریح این شرایط مرزی استفاده کنید.