عنوان پایان‌نامه
طراحی شبیه سازی و مهندسی معکوس ترانزیستور کالیوم آرسناید
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-الکترونیک- تکنولوژی نیمه هادی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2394;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 61026
- تاریخ دفاع
- ۰۹ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- حسن چنارانی
- استاد راهنما
- مرتضی فتحی پور
- چکیده
- در این پایان نامه ترانزیستور قدرت فرکانس بالا مسفت مبتنی بر گالیوم آرسناید را بررسی و مشخصات الکتریکی آن را شبیه سازی کرده ایم. در استخراج مشخصات الکتریکی ترانزیستور مانند مشخصه جریان-ولتاژ از اطلاعات ساختاری تراشه واقعی که از طریق مهندسی معکوس بدست آورده ایم، استفاده کرده ایم. نشان داده ایم که با وجود عناصر پارازیتی، مدل مداری برای موازی سازی انگشت های هر ترانزیستور جهت محاسبه مشخصات فرکانسی تراشه کفایت می کند. بدین ترتیب فرکانس قطع تراشه حاصل از این، محاسبه، و با نتایج اندازه گیری که حاکی از 16 درصد خطای مدل سازی است، مقایسه نموده ایم. جهت بهبود مشخصات توان و فرکانسی این ترانزیستور چهار ساختار جدید پیشنهاد و کارایی آن ها را با شبیه سازی بررسی نموده ایم. مِسفت با ناحیه رانش چند بار فرورفته با ساختار پایه تعریف شده مورد مقایسه قرار گرفته است که در این مورد 5dB بهبود در حداکثر بهره موجود(Gma) و حداکثر بهره پایدار (Gms) و 5 گیگا هرتز بهبود در حداکثر فرکانس نوسان نسبت به ساختار پایه حاصل شد. همچنین نشان داده ایم که اگر از لایه بدون ناخالصی در کانال مِسفت با ناحیه رانش چند بار فرورفته استفاده شود، حدود 24ولت بهبود در ولتاژ شکست نسبت به حالتی که لایه بدون ناخالصی وجود ندارد، حاصل می آید. همچنین نتایج حاکی از بهبود85/5 درصدی در حداکثر فرکانس نوسان و1گیگاهرتز بهبود در فرکانس قطع این ساختار است. بررسی ساختار مسفت با ناحیه رانش چند بارفرورفته همراه با صفحه میدان نشان داد که این ساختار ممکن است 25 ولت بهبود در ولتاژ شکست نسبت به ساختار پایه ارائه نماید. مشاهده کردیم که فرکانس قطع ساختار دارای فرورفتگی با صفحه میدان به میزان6/0گیگاهرتز بیشتر از ساختار پایه با صفحه میدان است. در نهایت ساختار مسفت با ناحیه رانش چند بار فرورفته دگیت دو پله ای و ناحیه بدون ناخالصی در کانال در مقایسه با ساختار پایه با گیت فرورفته 25 ولت بهبود در ولتاژ شکست و 1گیگاهرتز بهبود در فرکانس قطع ارائه می نماید. کلید واژه ها: مسفت، مشخصه توانی و فرکانسی، مهندسی معکوس، ولتاژ شکست، فرکانس قطع
- Abstract
- In this thesis, investigation of a high frequency power MESFET based on gallium arsenide and its simulation is presented. We have used structural information of a typical chip obtained from reverse engineering in order to extract transistor electrical characteristics such as current-voltage curves. We have shown that despite of the parasitic elements, the circuit model for parallelization fingers of each transistor will suffice to calculate the chip frequency characteristics. Thus the cut off frequency of the chip obtained from this model have been calculated and compared with measured results that shows the modeling error of 16%. Four structures are proposed to improve the power and frequency characteristics of this structure. Multiple-recessed drift region MESTET (MDR MESFET) is introduced and compared with the conventional structure. Result, indicated that this structure shows 5 db improvement in maximum available gain (G¬ma)¬ and maximum stable gain ( G¬ms), and 5 GHz improvement in the maximum oscillation frequency. An undoped space layer placed in the channel of MDR MESFET results 24 V improvement in comparison with the same structure without such layer. Furthermore, simulation shows 5.85% increase in the maximum oscillation frequency and 1 GHz improvement in the cut-off frequency of this structure. A MDR MESFET with metal plate was also investigated which showed 25 V improvement in the break-down voltage with respect to the conventional design. MDR MESFET with metal plate indicates 0.6 GHz increase in the cut-off frequency with respect to the conventional structure with the metal plate. Moreover, Simulation results predict 25 V improvement in break-down voltage and 1 GHz increment in the cut-off frequency in the MDR MESFET with double recessed gate and undoped region in the channel with respect to the conventional structure with double recessed gate. Key words: MESFET, power characteristics, frequency characteristics, reverse engineering, break-down voltage, cut-off frequency.
