Simulazione di dispositivi a base di silicio | Modelli di trasporto-diffusione, elettrostatica dei MOSFET e celle solari a film sottile

OghmaNano offre un ambiente di simulazione basato sulla fisica, che consente di modellare dispositivi a giunzione in silicio cristallino, l’elettrostatica dei dispositivi MOS e le celle solari in silicio amorfo a film sottile. Invece di trattare il silicio come un unico materiale generico, il software permette di scegliere il livello di dettaglio fisico più appropriato al problema: una simulazione completa trasporto basato sulla deriva e sulla diffusione + equazione di Poisson per i dispositivi a giunzione, un controllo elettrostatico della griglia per i condensatori MOS e una modellazione combinata ottica + elettricità per le strutture a film sottile illuminate.OghmaNano offre un ambiente di simulazione basato sulla fisica, che consente di modellare dispositivi a giunzione in silicio cristallino, l’elettrostatica dei dispositivi MOS e le celle solari in silicio amorfo a film sottile. Invece di trattare il silicio come un unico materiale generico, il software permette di scegliere il livello di dettaglio fisico più appropriato al problema: una simulazione completa trasporto basato sulla deriva e sulla diffusione + equazione di Poisson per i dispositivi a giunzione, un controllo elettrostatico della griglia per i condensatori MOS e una modellazione combinata ottica + elettricità per le strutture a film sottile illuminate.

Questo rende OghmaNano utile sia per... insegnamento della fisica dei semiconduttori secondo i principi fondamentali e per analisi di dispositivi a livello di ricercaÈ possibile studiare come un profilo di drogaggio determina il campo intrinseco in una giunzione PN e come una tensione applicata al gate modifica le bande energetiche nel silicio in corrispondenza di uno strato di SiO.₂ interfaccia, ovvero come la ricombinazione mediata dai difetti limita la tensione di una cella solare in silicio amorfo. Se desiderate una panoramica più completa dell’insieme degli strumenti di risoluzione, consultate la pagina con esempi di modelli di deriva-diffusione e sezione relativa alla teoria della deriva-diffusione. Questo rende OghmaNano utile sia per... insegnamento della fisica dei semiconduttori secondo i principi fondamentali e per analisi di dispositivi a livello di ricercaÈ possibile studiare come un profilo di drogaggio determina il campo intrinseco in una giunzione PN e come una tensione applicata al gate modifica le bande energetiche nel silicio in corrispondenza di uno strato di SiO.₂ interfaccia, ovvero come la ricombinazione mediata dai difetti limita la tensione di una cella solare in silicio amorfo. Se desiderate una panoramica più completa dell’insieme degli strumenti di risoluzione, consultate la pagina con esempi di modelli di deriva-diffusione e sezione relativa alla teoria della deriva-diffusione.

Cosa puoi simulare.Cosa puoi simulare.

Diodi a giunzione PN al silicio: simulare le curve caratteristiche corrente-tensione al buio, le regioni di svuotamento, la separazione dei livelli quasi-Fermi e la ricombinazione SRH centrata sulla giunzione utilizzando un risolutore completo per il trasporto mediante deriva e diffusione.Diodi a giunzione PN al silicio: simulare le curve caratteristiche corrente-tensione al buio, le regioni di svuotamento, la separazione dei livelli quasi-Fermi e la ricombinazione SRH centrata sulla giunzione utilizzando un risolutore completo per il trasporto mediante deriva e diffusione.
Capacitori MOS ed elettrostatica dei transistor NMOS: analisi del potenziale superficiale, della distribuzione della tensione attraverso lo strato di SiO2 e dei fenomeni di accumulo, svuotamento e curvatura delle bande energetiche nelle strutture di silicio controllate dal gate.Capacitori MOS ed elettrostatica dei transistor NMOS: analisi del potenziale superficiale, della distribuzione della tensione attraverso lo strato di SiO2 e dei fenomeni di accumulo, svuotamento e curvatura delle bande energetiche nelle strutture di silicio controllate dal gate.
Celle solari a film sottile in silicio amorfo: modelli di strutture p/i/n con generazione ottica, bassa mobilità, ricombinazione SRH dominata da difetti e comportamento relazione tra intensità della luce solare e tensione a circuito aperto.Celle solari a film sottile in silicio amorfo: modelli di strutture p/i/n con generazione ottica, bassa mobilità, ricombinazione SRH dominata da difetti e comportamento relazione tra intensità della luce solare e tensione a circuito aperto.
Fisica della ricombinazione del silicio: includere i processi di Shockley–Read–Hall e ricombinazione di Auger ed esaminare in quali punti del dispositivo agisce ciascun meccanismo.Fisica della ricombinazione del silicio: includere i processi di Shockley–Read–Hall e ricombinazione di Auger ed esaminare in quali punti del dispositivo agisce ciascun meccanismo.
Diagnostica interna del dispositivo: rappresentazione grafica di diagrammi a bande, densità di portatori, profili di ricombinazione, densità di corrente e calcolo di parametri di riferimento a partire dai file di output.Diagnostica interna del dispositivo: rappresentazione grafica di diagrammi a bande, densità di portatori, profili di ricombinazione, densità di corrente e calcolo di parametri di riferimento a partire dai file di output.

Silicio cristallino: deriva e diffusione nella giunzione PNSilicio cristallino: deriva e diffusione nella giunzione PN

Per i dispositivi a base di silicio cristallino, OghmaNano risolve direttamente il sistema di equazioni accoppiate equazioni di deriva-diffusione e di Poisson. Ciò consente di superare le limitazioni delle equazioni ideali dei diodi e di analizzare la fisica interna: la regione di svuotamento, la curvatura delle bande energetiche, le correnti di elettroni e lacune e il modo in cui i processi di SRH e di ricombinazione di Auger modificano la curva corrente-tensione al buio.Per i dispositivi a base di silicio cristallino, OghmaNano risolve direttamente il sistema di equazioni accoppiate equazioni di deriva-diffusione e di Poisson. Ciò consente di superare le limitazioni delle equazioni ideali dei diodi e di analizzare la fisica interna: la regione di svuotamento, la curvatura delle bande energetiche, le correnti di elettroni e lacune e il modo in cui i processi di SRH e di ricombinazione di Auger modificano la curva corrente-tensione al buio.

Questo flusso di lavoro è particolarmente utile per comprendere come il comportamento della giunzione al silicio dipenda da doping, durata della vita; a vita, livello di iniezionee progettazione dell’area di contattoIn tutorial sulla giunzione PN al silicioOghmaNano viene utilizzato per analizzare come la ricombinazione rimanga localizzata in prossimità della giunzione a bassa polarizzazione e si diffonda in modo più ampio all’interno del dispositivo in caso di elevata iniezione di corrente in polarizzazione diretta. Inoltre, si collega in modo coerente al concetto generale. pagina di destinazione basata sui modelli di deriva e diffusione e le pagine contenenti spiegazioni più approfondite sulla teoria SRH e Fisica degli spettrometri Auger. Questo flusso di lavoro è particolarmente utile per comprendere come il comportamento della giunzione al silicio dipenda da doping, durata della vita; a vita, livello di iniezionee progettazione dell’area di contattoIn tutorial sulla giunzione PN al silicioOghmaNano viene utilizzato per analizzare come la ricombinazione rimanga localizzata in prossimità della giunzione a bassa polarizzazione e si diffonda in modo più ampio all’interno del dispositivo in caso di elevata iniezione di corrente in polarizzazione diretta. Inoltre, si collega in modo coerente al concetto generale. pagina di destinazione basata sui modelli di deriva e diffusione e le pagine contenenti spiegazioni più approfondite sulla teoria SRH e Fisica degli spettrometri Auger.

Inizia da qui: Tutorial sul diodo a giunzione PN al silicio.Inizia da qui: Tutorial sul diodo a giunzione PN al silicio.

Elettrostatica dei dispositivi MOS al silicio: accumulo, svuotamento e curvatura delle bande di energia.Elettrostatica dei dispositivi MOS al silicio: accumulo, svuotamento e curvatura delle bande di energia.

OghmaNano consente inoltre di simulare l’elettrostatica dei condensatori MOS, facilitando l’insegnamento e l’analisi dei principi fisici fondamentali alla base del funzionamento dei transistor NMOS. In questo flusso di lavoro, l’ossido viene trattato come un dielettrico isolante e il silicio come la regione in cui si muovono le cariche, in modo da poter esaminare come la tensione applicata al gate si distribuisce tra l’ossido e il semiconduttore e come ciò determina l’accumulo o l’impoverimento della superficie.OghmaNano consente inoltre di simulare l’elettrostatica dei condensatori MOS, facilitando l’insegnamento e l’analisi dei principi fisici fondamentali alla base del funzionamento dei transistor NMOS. In questo flusso di lavoro, l’ossido viene trattato come un dielettrico isolante e il silicio come la regione in cui si muovono le cariche, in modo da poter esaminare come la tensione applicata al gate si distribuisce tra l’ossido e il semiconduttore e come ciò determina l’accumulo o l’impoverimento della superficie.

Questo approccio offre una chiara introduzione alla fisica dei dispositivi a base di silicio, poiché i risultati ottenuti si collegano direttamente ai concetti presentati nei libri di testo: potenziale superficiale, curvatura delle bande di energia, densità dei portatori liberi in prossimità dell’interfaccia e la distinzione tra controllo elettrostatico e trasporto di corrente. Gli esempi relativi al condensatore NMOS sono particolarmente utili per le lezioni, i laboratori e lo studio individuale, e si integrano in modo naturale con il più ampio modello di trasporto dei semiconduttori.Questo approccio offre una chiara introduzione alla fisica dei dispositivi a base di silicio, poiché i risultati ottenuti si collegano direttamente ai concetti presentati nei libri di testo: potenziale superficiale, curvatura delle bande di energia, densità dei portatori liberi in prossimità dell’interfaccia e la distinzione tra controllo elettrostatico e trasporto di corrente. Gli esempi relativi al condensatore NMOS sono particolarmente utili per le lezioni, i laboratori e lo studio individuale, e si integrano in modo naturale con il più ampio modello di trasporto dei semiconduttori.

Inizia da qui: Tutorial sul condensatore NMOS – Parte A e Parte B.Inizia da qui: Tutorial sul condensatore NMOS – Parte A e Parte B.

Silicio amorfo: celle solari a film sottile e tensione limitata dai difetti.Silicio amorfo: celle solari a film sottile e tensione limitata dai difetti.

OghmaNano supporta anche la modellazione di dispositivi a base di silicio amorfo idrogenato (a-Si:H), in cui le principali limitazioni sono molto diverse rispetto al silicio cristallino. Nei film sottili di a-Si:H, la mobilità dei portatori di carica è inferiore, il disordine è maggiore e la ricombinazione è tipicamente controllata dai processi SRH mediati da difetti. Il campo interno viene stabilito attraverso uno strato assorbitore intrinseco e la generazione ottica deve essere risolta insieme al problema elettrico.OghmaNano supporta anche la modellazione di dispositivi a base di silicio amorfo idrogenato (a-Si:H), in cui le principali limitazioni sono molto diverse rispetto al silicio cristallino. Nei film sottili di a-Si:H, la mobilità dei portatori di carica è inferiore, il disordine è maggiore e la ricombinazione è tipicamente controllata dai processi SRH mediati da difetti. Il campo interno viene stabilito attraverso uno strato assorbitore intrinseco e la generazione ottica deve essere risolta insieme al problema elettrico.

Questo rende l’a-Si:H un caso di riferimento molto utile per studiare la fototensione limitata dalla ricombinazione, la generazione ottica in assorbitori sottili e il comportamento in funzione della luce solare (Suns–Voc). OghmaNano può calcolare il profilo di generazione utilizzando il solutore ottico basato sulla matrice di trasferimento, inserirne i dati nel modello elettrico e quindi ricavare la curva corrente-tensione (JV) e il comportamento della tensione a circuito aperto risultanti. Per quanto riguarda la fisica dei difetti sottostanti, si veda anche perché i difetti sono necessari nei semiconduttori disordinati e teoria SRH non all’equilibrio.Questo rende l’a-Si:H un caso di riferimento molto utile per studiare la fototensione limitata dalla ricombinazione, la generazione ottica in assorbitori sottili e il comportamento in funzione della luce solare (Suns–Voc). OghmaNano può calcolare il profilo di generazione utilizzando il solutore ottico basato sulla matrice di trasferimento, inserirne i dati nel modello elettrico e quindi ricavare la curva corrente-tensione (JV) e il comportamento della tensione a circuito aperto risultanti. Per quanto riguarda la fisica dei difetti sottostanti, si veda anche perché i difetti sono necessari nei semiconduttori disordinati e teoria SRH non all’equilibrio.

Inizia da qui: Tutorial sulle celle solari in silicio amorfo (a-Si:H).Inizia da qui: Tutorial sulle celle solari in silicio amorfo (a-Si:H).

Quali sono i vantaggi dell’utilizzo di OghmaNano per la simulazione del silicio?Quali sono i vantaggi dell’utilizzo di OghmaNano per la simulazione del silicio?

Un’unica piattaforma, molteplici processi basati sul silicio: è possibile analizzare in modo uniforme i diodi al silicio cristallino, l’elettrostatica MOS e il silicio amorfo a film sottile, grazie a un’interfaccia coerente.Un’unica piattaforma, molteplici processi basati sul silicio: è possibile analizzare in modo uniforme i diodi al silicio cristallino, l’elettrostatica MOS e il silicio amorfo a film sottile, grazie a un’interfaccia coerente.
Analizzare la fisica interna, e non solo le curve di uscita: esaminare le quantità che determinano effettivamente il comportamento del dispositivo, tra cui le bande energetiche, i livelli di quasi-Fermi, le densità di portatori di carica, le correnti e le mappe di ricombinazione.Analizzare la fisica interna, e non solo le curve di uscita: esaminare le quantità che determinano effettivamente il comportamento del dispositivo, tra cui le bande energetiche, i livelli di quasi-Fermi, le densità di portatori di carica, le correnti e le mappe di ricombinazione.
Elevato valore didattico: gli esempi forniti sono strettamente correlati agli argomenti standard relativi ai dispositivi a semiconduttore trattati nei corsi di elettronica e fotovoltaico.Elevato valore didattico: gli esempi forniti sono strettamente correlati agli argomenti standard relativi ai dispositivi a semiconduttore trattati nei corsi di elettronica e fotovoltaico.
Flessibilità nella ricerca: è possibile modificare i parametri di drogaggio, i tempi di vita, la densità delle trappole, la mobilità, le proprietà dell’ossido, le condizioni di illuminazione e i modelli ottici per creare simulazioni personalizzate di dispositivi a base di silicio.Flessibilità nella ricerca: è possibile modificare i parametri di drogaggio, i tempi di vita, la densità delle trappole, la mobilità, le proprietà dell’ossido, le condizioni di illuminazione e i modelli ottici per creare simulazioni personalizzate di dispositivi a base di silicio.

Pagine correlate contenenti la teoria e degli esempi.Pagine correlate contenenti la teoria e degli esempi.

Tutorial interattivi sul silicioTutorial interattivi sul silicio

Diodo a giunzione PN in silicio (1D) – caratteristica corrente-tensione al buio, regioni di svuotamento, ricombinazione di Shockley-Read-Hall e effetti Auger. Diodo a giunzione PN in silicio (1D) – caratteristica corrente-tensione al buio, regioni di svuotamento, ricombinazione di Shockley-Read-Hall e effetti Auger.
condensatore NMOS (Parte A) – configurazione, griglia, modello elettrostatico e scansione della tensione di gate. condensatore NMOS (Parte A) – configurazione, griglia, modello elettrostatico e scansione della tensione di gate.
condensatore NMOS (parte B) – curvatura della banda, potenziale superficiale e ridistribuzione delle cariche. condensatore NMOS (parte B) – curvatura della banda, potenziale superficiale e ridistribuzione delle cariche.
Cella solare in silicio amorfo – modellazione di film sottili di tipo p/i/n, generazione ottica, curva corrente-tensione (JV) e Suns–Voc. Cella solare in silicio amorfo – modellazione di film sottili di tipo p/i/n, generazione ottica, curva corrente-tensione (JV) e Suns–Voc.

Simulazione di dispositivi a base di silicioSimulazione di dispositivi a base di silicio