Skontaktuj się z redaktorem.

1. Wprowadzenie / Przegląd

Main simulation window showing the 3D device structure and toolbar. The Contacts editor can be opened by clicking the Contacts button in the main window toolbar on the left. — Główne okno symulacji — wyświetla strukturę urządzenia w widoku 3D. Edytor kontaktów można otworzyć, klikając przycisk „Kontakty” w lewym pasku narzędzi. Umożliwia to użytkownikowi zdefiniowanie właściwości kontaktu, takich jak funkcja pracy, selektywność i warunki interfejsu.

Edytor „Contact” służy do definiowania kontaktów. Kontakty są elementem modelu elektrycznego i określają sposób, w jaki ładunek jest wprowadzany do urządzenia lub z niego usuwany. Za pomocą tego edytora można ustawić położenie kontaktu, nadać mu nazwę, określić sposób i wartość przyłożonego napięcia oraz zdefiniować odpowiednie gęstości nośników i model fizyczny w danym kontakcie. Niniejsza strona instrukcji zawiera ogólny przegląd tych ustawień.

Aby otworzyć edytor, przejdź do głównego okna, wybierz zakładkę „Urządzenia” i kliknij przycisk „Kontakty” (??). Spowoduje to otwarcie okna ??, które jest głównym oknem edytora kontaktów.

Contact editor window showing the list of defined contacts and their parameters such as position, applied voltage, charge density, majority carrier, and physical model. — Okno edytora kontaktów – wyświetla listę kontaktów zdefiniowanych w strukturze urządzenia. Każdy kontakt można skonfigurować, określając jego położenie (górne lub dolne), przyłożone napięcie, gęstość ładunku i przesunięcie poziomu Fermiego, rodzaj nośników większościowych oraz model fizyczny (np. omowy lub Schottky'ego).

Rubryka kontaktowa z redakcją

Nazwa: Angielska nazwa kontaktu. Można ją ustawić na dowolną wartość (np. „górny”, „brama”, „kolektor”).
Górny/dolny: pozycja kontaktu. Dostępne opcje to Top (y0), Bottom (y1), Left (x0), Right (x1), Front (z0), Back (z1) lub po prostu X, Y, Z. Oznaczają one współrzędne położenia kontaktu. – Kontakty po lewej/prawej stronie są często stosowane w tranzystorach, gdzie prąd jest wprowadzany z boku. – Kontakty górne/dolne są typowe dla płaskich urządzeń, takich jak OLED-y lub ogniwa słoneczne. – Kontakty X/Y/Z umożliwiają wprowadzanie prądu do określonego punktu w urządzeniu i są często stosowane do modelowania urządzeń o dużej powierzchni.
Zastosowane napięcie: Określa sposób, w jaki napięcie jest przykładane do styku. Opcje:
- Stałe napięcie polaryzacji: utrzymuje stałe napięcie na elektrodzie, które może być różne od zera. Przydatne w urządzeniach wieloelektrodowych, w których jedna elektroda jest utrzymywana na określonym napięciu.
- Zmiana: Napięcie zmienne, używane w symulacji, jest przykładane do tego kontaktu (np. w symulacjach charakterystyki prądowo-napięciowej).
- Uziemienie: ustawia potencjał styku na 0 V (w odniesieniu do masy).
Gęstość ładunku / przesunięcie Fermiego: określa równowagową gęstość nośników w miejscu styku, zgodnie ze statystyką Maxwella-Boltzmanna: \( n = N_c \exp\left(-\frac{E_c - E_f}{kT}\right) \), \( p = N_v \exp\left(-\frac{E_f - E_v}{kT}\right) \). Gęstość ładunku powinna być niższa niż efektywna gęstość stanów określona w edytorze elektrycznym. Przesunięcie Fermiego wskazuje, o ile poziom Fermiego w miejscu styku odbiega od krawędzi pasma. Zazwyczaj jest to wartość dodatnia (w obrębie pasma). Wartości ujemne należy stosować tylko w wyjątkowych przypadkach. Uwaga: plik JSON przechowuje rzeczywistą gęstość nośników; przesunięcie Fermiego jest obliczane dla wygody użytkownika.
Główny nośnik ładunku: określa, czy dany kontakt wprowadza do materiału głównie dziury czy elektrony.
Model fizyczny: Opisuje właściwości elektryczne kontaktu:
- Omowy: idealny kontakt, zapewniający pełną przewodność.
- Całkowite zablokowanie: brak przepływu ładunku elektrycznego przez połączenie.
- Rezystancyjny + barierowy: rezystancyjny, ale z płytką barierą iniekcyjną zaimplementowaną za pomocą punktu siatki brzegowej. Przydatny do symulacji charakterystyk prądowo-napięciowych w kształcie litery S.
- Kontakt Schottky'ego: kontakt barierowy o właściwościach nieomowych, działający jako prostownik.
ID: Ukryta kolumna zawierająca identyfikator JSON dla danego kontaktu. Jest on wykorzystywany w skryptach i procesach automatyzacji.

Ustawienia dotyczące nośników mniejszościowych.

Kliknij strzałkę rozwijającą obok pola „Nośnik mniejszościowy”, aby wyświetlić tabelę „Nośnik mniejszościowy”. Domyślnie górna część edytora kontaktów koncentruje się na ustawieniach „Nośnika dominującego” i zakłada, że obsługa „Nośnika mniejszościowego” będzie odbywać się automatycznie (tj. jako uzupełnienie wybranego nośnika dominującego).

Expanded Contact editor window showing both majority and minority carrier sections. The user has clicked the minority carrier button, revealing additional fields for defining minority carrier type, model, and ID alongside the majority carrier settings. — Rozszerzone okno edytora kontaktów – w tym widoku sekcja dotycząca nośników mniejszościowych została otwarta poprzez kliknięcie odpowiedniego przycisku. Oprócz konfiguracji nośników większościowych (pozycja, przyłożone napięcie, gęstość ładunku/przesunięcie poziomu Fermiego, typ nośników większościowych oraz model fizyczny), użytkownicy mogą również zdefiniować typ nośników mniejszościowych, wybrać model fizyczny dla nośników mniejszościowych oraz wyświetlić lub edytować identyfikator kontaktu w celu wykorzystania go w skryptach.

Rodzaj nośników ładunku jest determinowany przez właściwości fizyczne: jeśli nośnikiem dominującym jest dziura, nośnikiem mniejszościowym jest elektron; jeśli nośnikiem dominującym jest elektron, nośnikiem mniejszościowym jest dziura. Można natomiast wybrać warunki brzegowe, które będą stosowane do nośnika mniejszościowego w każdym punkcie kontaktu (poprzez model fizyczny).

Ohmiczne (dla obu nośników): Odpowiednie dla urządzeń, w których oba rodzaje nośników są efektywnie wprowadzane/usuwane – na przykład wiele diod laserowych (np. GaAs) z kontaktami o wysokiej przewodności.
Selektywne/blokujące zachowanie: powszechne w ogniwach słonecznych. Można ustawić tak, aby większość nośników była przewodząca (w celu efektywnego ich pobierania), a mniejszość nośników na tej samej elektrodzie całkowicie blokowana (w celu ograniczenia rekombinacji). Warianty, takie jak przewodząca + bariera lub model Schottky'ego, pozwalają na regulację częściowej selektywności.

W praktyce, w przypadku ogniw słonecznych, wprowadzenie warstwy blokującej nośniki mniejszościowe w „niewłaściwym” punkcie kontaktu nośników często poprawia selektywność i może zwiększyć napięcie w obwodzie otwartym (VOC) o około 0,1–0,2 V, w zależności od konstrukcji ogniwa i sposobu konfiguracji granic. Użyj tabeli nośników mniejszościowych, aby precyzyjnie zdefiniować te warunki brzegowe.