☰
|
|
|
|
|
|
OghmaNano מספקת סביבת סימולציה מבוססת-פיזיקה של סיליקון, המכסה התקני צומת סיליקון גבישיים, אלקטרוסטטיקה של MOS ותאים סולאריים דקים העשויים מסיליקון אמורפי. במקום להתייחס לסיליקון כחומר גנרי יחיד, התוכנה מאפשרת לבחור את רמת הפיזיקה המתאימה לבעיה: מודל תנועה מלא סחיפה-דיפוזיה + פואסון עבור התקני צומת, בקרה אלקטרוסטטית של שער עבור קבלים מסוג MOS, ומידול משולב אופטי + חשמלי עבור מבנים דקים מוארים.
דבר זה הופך את OghmaNano לשימושי הן עבור הוראת עקרונות הפיזיקה של מוליכים למחצה וגם עבור ניתוח מכשירים בקנה מידה מחקריניתן לחקור כיצד פרופיל סימום קובע את השדה הפנימי במעבר PN, וכיצד מתח השער מעוות את רצועות האנרגיה בסיליקון בממשק SiO.2 ממשק, או כיצד רקומבינציה הנגרמת על ידי פגמים מגבילה את המתח של תא סולארי העשוי מסיליקון אמורפי. אם אתם מעוניינים בסקירה רחבה יותר של מערך הפתרונות, ראו את דף דוגמאות בנושא דיפוזיה וזרימה וכן הפרק העוסק בתאוריית הדיפוזיה והתנועה החופשית.
עבור התקנים המבוססים על סיליקון גבישי, OghmaNano פותר באופן ישיר את המשוואות המשולבות משוואות סחיפה-דיפוזיה ופואסון. הדבר מאפשר לחרוג ממשוואות הדיודה האידיאליות ולבחון את הפיזיקה הפנימית: אזור הדלדול, כיפוף הפסים, זרמי האלקטרונים והחורים, וכיצד שחזור SRH ו- שחזור אוגר משנים את עקומת הזרם-מתח במצב חשוך.
תהליך העבודה הזה שימושי במיוחד להבנת האופן שבו התנהגות המעבר הסיליקוני תלויה ברמת הדירוג, זמן החיים, רמת ההזרקה ועיצוב אזור המגע. במדריך מעבר PN סיליקוני, נעשה שימוש ב-OghmaNano כדי לבחון כיצד רקומבינציה נשארת ממוקדת בסמוך למעבר במתח נמוך ומתפשטת באופן רחב יותר בכל המכשיר בהזרקה קדמית גבוהה. כמו כן, הוא מקשר בצורה ברורה לדף הכללי עמוד נחיתה של סחיפה-דיפוזיה ולדפים התיאורטיים המפורטים יותר בנושאים SRH ו-פיזיקת אוגר.
התחילו מכאן: מדריך על דיודת צומת PN מסיליקון.
OghmaNano יכולה גם לדמות את התכונות האלקטרוסטטיות של קבל MOS, מה שמקל על לימוד וחקר העקרונות הפיזיקליים הבסיסיים העומדים בבסיס פעולת NMOS. בתהליך העבודה הזה, השכבה המבודדת (אוקסיד) מטופלת כחומר דיאלקטרי מבודד, והסיליקון מטופל כאזור נושא המטען, כך שניתן לבחון כיצד מתח השער המופעל מתחלק בין השכבה המבודדת למוליך למחצה, וכיצד הדבר גורם להצטברות או דלדול של מטען על פני השטח.
זוהי דרך ברורה להבנת הפיזיקה של התקני סיליקון, מכיוון שהתוצאות מתאימות ישירות למושגים הנלמדים בספרי לימוד: פוטנציאל פני השטח, כיפוף הפס, צפיפות נושאי מטען חופשיים בסמוך לממשק, וההבחנה בין שליטה אלקטרוסטטית לבין הולכה הנושאת זרם. דוגמאות הקבל NMOS שימושיות במיוחד להרצאות, מעבדות ולימוד עצמי, והן מתחברות באופן טבעי למסגרת הרחבה יותר של הולכה במוליכים למחצה.
התחילו כאן: מדריך על קבל NMOS – חלק א' ו- חלק ב'.
OghmaNano תומכת גם במידול של התקנים המבוססים על סיליקון אמורפי מוחזר (a-Si:H), שבו המגבלות העיקריות שונות מאוד מאלו של סיליקון גבישי. בסיליקון אמורפי דק-סרט (a-Si:H), ניידות נושאי המטען נמוכה יותר, רמת אי-הסדר גבוהה יותר, והרקומבינציה נשלטת בדרך כלל על ידי תהליכי SRH המושפעים מפגמים. השדה הפנימי נוצר על פני שכבת סופג פנימית, ויש לפתור את יצירת האור יחד עם הבעיה החשמלית.
דבר זה הופך את a-Si:H למקרה ייחוס שימושי מאוד לחקר תופעות כמו: מתח פוטו-וולטאי המוגבל על ידי רקומבינציה, יצירה אופטית בחומרים בולעים דקים והתנהגות של תאים תחת תנאי תאורה שונים (Suns–Voc). OghmaNano יכולה לחשב את פרופיל היצירה באמצעות פתרון אופטי המבוסס על מטריצת העברה, להזין אותו למודל החשמלי, ולאחר מכן לחלץ את תוצאות ה-JV ואת התנהגות המתח במעגל פתוח. בנוגע לפיזיקה הבסיסית של מלכודות, ראו גם מדוע יש צורך במלכודות בחומרים מוליכים למחצה לא מסודרים ו-תורת SRH בתנאי שיווי משקל.
התחילו מכאן: מדריך לתאים סולאריים מסיליקון אמורפי (a-Si:H).
רוצים לצלול לעומק?
👉 התחילו עם המדריך על צומת הסיליקון מסוג PN, חקרו את האלקטרוסטטיקה של קבל MOS, עברו למידול תאים סולאריים מסיליקון אמורפי, או עיינו בדוגמאות כלליות של תופעת הסחיפה-דיפוזיה.