Sondas de saída no OghmaNano

O que são sondas?

Frequentemente, durante uma simulação, é necessário monitorizar um ponto específico dentro do dispositivo em função do passo da simulação. Por exemplo, pode ser necessário monitorizar a banda de condução, a densidade de portadores ou o campo elétrico num ponto específico da malha, em função da tensão ou do tempo.

Uma das formas de alcançar este objetivo seria utilizar o sistema de captura de imagens instantâneasregistre todos os resultados da simulação em disco e, em seguida, utilize um script externo em MATLAB ou Python para extrair o ponto desejado de cada ficheiro de saída. Esta abordagem é frequentemente eficaz, pois permite o acesso completo ao estado completo da simulação.

No entanto, um método muito mais rápido é utilizar sondas de saída.

As sondas de saída interceptam de forma eficaz os ficheiros de saída da simulação antes de estes serem gravados no disco, extraem um valor específico do conjunto de dados e, em seguida, criam automaticamente um novo gráfico em função do passo da simulação.

Por exemplo, se a simulação gerar o ficheiro:

Ec.csv

que contém o perfil de energia da banda de condução ao longo do dispositivo; uma sonda pode captar esse conjunto de dados, extrair o valor num ponto específico da malha e construir automaticamente um novo conjunto de dados que mostre como esse valor varia em função da tensão ou do tempo.

Na prática, isto permite que as quantidades no interior do dispositivo sejam monitorizadas continuamente, sem necessidade de processar manualmente grandes conjuntos de dados.

Configurando as sondas.

O editor de sondas pode ser aberto a partir da faixa de opções «Automação», que é exibida em ??.

Neste exemplo, o programa de monitorização está a verificar o seguinte ficheiro:

Ec.csv

o que corresponde ao perfil de energia da banda de condução no interior do dispositivo.

A sonda está ativada e configurada para extrair o quinto ponto da malha ao longo do eixo y. Neste exemplo, o dispositivo é unidimensional e contém dez pontos da malha, o que significa que a sonda está a extrair o valor localizado aproximadamente no ponto central do dispositivo.

As ferramentas de análise não se limitam à extração de pontos individuais da malha. Também podem ser configuradas para calcular valores médios, valores mínimos, valores máximos e outras grandezas reduzidas, dependendo do tipo de análise necessária.

Em termos conceituais, as sondas funcionam monitorizando os ficheiros que são criados durante a simulação e extraindo automaticamente dados desses ficheiros para gerar um novo gráfico contínuo.

Resultado da análise/investigação.

Após a execução da simulação, aparecerá uma pasta chamada «probes» no navegador de resultados da simulação, conforme mostrado em ??.

Neste exemplo, o ficheiro gerado é:

Ec_z0_x0_y5.csv

o que corresponde à energia da banda de condução obtida no ponto da malha:

z=0, x=0, y=5

Se este ficheiro for aberto, o OghmaNano irá automaticamente gerar um gráfico da quantidade monitorizada em função do passo da simulação, conforme mostrado em ??.

A utilização de sondas desta forma permite monitorizar continuamente parâmetros como potenciais, densidades de portadores, taxas de recombinação e campos elétricos em locais específicos dentro do dispositivo.

Uma vez que as sondas reduzem automaticamente os conjuntos de dados durante a própria simulação, evitam a necessidade de processar manualmente um grande número de capturas de tela utilizando scripts externos.

Internamente, os resultados obtidos através das sondas utilizam o mesmo formato de saída OghmaNano que todos os outros resultados de simulação e, portanto, podem ser armazenados tanto em formato CSV, que é legível para humanos, como em formato binário compacto.