Editor de contatos

1. Visão geral

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. — Janela principal de simulação — mostra a estrutura do dispositivo na visualização 3D. O **Editor de contatos** pode ser aberto clicando no botão *Contacts* na barra de ferramentas à esquerda. Isso permite ao usuário definir propriedades do contato, como função trabalho, seletividade e condições de interface.

O Editor de contatos é usado para definir contatos. Os contatos fazem parte do modelo elétrico e determinam como a carga é injetada no dispositivo, ou removida dele. Com este editor, você define a posição do contato, atribui um nome, especifica como a tensão é aplicada (e o valor), e define as densidades de portadores e o modelo físico relevantes no contato. Esta página do manual fornece uma visão geral dessas configurações.

Para abrir o editor, vá para a janela principal, selecione a aba Device e clique no botão Contacts (??). Isso abre ??, que é a janela principal do Editor de contatos.

Contact editor window showing the list of defined contacts and their parameters such as position, applied voltage, charge density, majority carrier, and physical model. — Janela do Editor de contatos — lista os contatos definidos na estrutura do dispositivo. Cada contato pode ser configurado com sua posição (superior ou inferior), tensão aplicada, densidade de carga e deslocamento do nível de Fermi, tipo de portador majoritário e modelo físico (por exemplo, Ohmic ou Schottky).

Colunas do editor de contatos

Name: Um nome em inglês para o contato. Pode ser qualquer rótulo (por exemplo top, gate, collector).
Top/Bottom: A posição do contato. As opções incluem Top (y0), Bottom (y1), Left (x0), Right (x1), Front (z0), Back (z1), ou simplesmente X, Y, Z.
Elas indicam a localização coordenada do contato. - Contatos left/right são frequentemente usados em geometrias de transistores com injeção lateral. - Contatos top/bottom são típicos em dispositivos planares, como OLEDs ou células solares. - Contatos X/Y/Z permitem injeção em um ponto específico do dispositivo, sendo frequentemente usados em modelagem de dispositivos de grande área.
Applied voltage: Define como a tensão é aplicada ao contato. Opções:
- Constant bias: Mantém o contato em um potencial fixo, que pode ser diferente de zero. Útil em dispositivos multi-terminais, onde um terminal é mantido em uma tensão definida.
- Change: A tensão de varredura da simulação é aplicada a este contato (por exemplo, para simulações de curva J–V).
- Ground: Define o contato como referência de 0 V.
Charge density / Fermi offset: define a densidade de portadores em equilíbrio no contato, de acordo com a estatística de Maxwell–Boltzmann:
\( n = N_c \exp\left(-\frac{E_c - E_f}{kT}\right) \),
\( p = N_v \exp\left(-\frac{E_f - E_v}{kT}\right) \).
A densidade de carga deve ser menor que a densidade efetiva de estados definida no editor elétrico. O Fermi offset indica o quão distante o nível de Fermi do contato está da borda de banda. Normalmente este é um número positivo (dentro da banda). Valores negativos só devem ser usados em circunstâncias excepcionais.
Nota: O arquivo JSON armazena a densidade real de portadores; o deslocamento de Fermi é calculado para conveniência do usuário.
Majority carrier: especifica se o contato injeta lacunas ou elétrons como portador dominante.
Physical model: Descreve o comportamento elétrico do contato:
- Ohmic: contato ideal, totalmente condutor.
- Fully blocking: sem transferência de carga através do contato.
- Ohmic + barrier: ôhmico, mas com uma barreira rasa de injeção implementada via um ponto de malha de contorno. Útil para simular curvas J–V em forma de S.
- Schottky: contato com barreira retificadora, não ôhmico.
ID: Coluna oculta contendo o identificador JSON do contato. Isso é usado em scripting e automação.

Configurações de portador minoritário

Clique na seta do menu suspenso Minority carrier para revelar a tabela de portador minoritário. Por padrão, a parte superior do Editor de contatos foca nas configurações de Majority carrier e assume que o portador minoritário será tratado automaticamente (isto é, complementar à escolha do majoritário).

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. — Janela expandida do Editor de contatos — nesta visualização, a seção **Minority carrier** foi aberta ao clicar no botão correspondente. Além da configuração do portador majoritário (posição, tensão aplicada, densidade de carga/deslocamento do nível de Fermi, tipo de portador majoritário e modelo físico), os usuários também podem definir o *tipo de portador minoritário*, selecionar o *modelo físico* para portadores minoritários e visualizar ou editar o ID do contato para scripting.

O pareamento de portadores é fixado pela física: se o portador majoritário for hole, o minoritário será electron; se o majoritário for electron, o minoritário será hole. O que você pode escolher, entretanto, são as condições de contorno aplicadas ao portador minoritário em cada contato (via o modelo físico).

Ohmic (para ambos os portadores): Apropriado para dispositivos nos quais ambos os portadores são bem injetados/extraídos — por exemplo, muitos diodos laser (por exemplo, GaAs) com contatos altamente condutores.
Comportamento seletivo/bloqueante: Comum em células solares. Você pode definir o portador majoritário como Ohmic (para extraí-lo eficientemente), ao mesmo tempo em que define o Minority carrier no mesmo eletrodo como Fully blocking (para suprimir recombinação). Variações como Ohmic + barrier ou um modelo Schottky permitem ajustar seletividade parcial.

Na prática, para células solares, introduzir bloqueio de portador minoritário no contato do portador “errado” frequentemente melhora a seletividade e pode aumentar a tensão de circuito aberto V_OC em cerca de 0.1–0.2 V, dependendo do dispositivo e de como os contornos são configurados. Use a tabela de portador minoritário para definir essas condições de contorno explicitamente.