Termikus-elektromos áramkörök (TELC) modellezése

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Pohl László
Elektronikus Eszközök Tanszéke

Az integrált áramköri technológia fejlődésének egyik meghatározó eleme a folyamatos méretcsökkentés. Mára eljutottunk abba a mérettartományba, ahol a további méretcsökkentés fizikai okokból egyre nehézkesebb, vagy nem is folytatható. Ennek egyik legfőbb oka az eszközök működése során fellépő disszipáció, vagyis a használatuk közben létrejövő hőjelenség. Ezt a hőhatást azonban fel lehet használni információtárolásra, illetve továbbításra, mert a nanométeres tartományban a termikus folyamatok az elektromos folyamatokkal összemérhető sebességben zajlanak. Az olyan áramköröket, melyek a disszipációs hőjelenséget hasznosítják, hívjuk termikus-elektromos áramkörnek.(TELC)

A TELC ötletét a vanádium-dioxid (VO2) inspirálta, mivel ezen anyag szobahőmérsékleten félvezető, 67°C fölé emelve a hőmérsékletét azonban három-négy nagyságrendet csökken a fajlagos ellenállása, és fémes tulajdonságokat kezd mutatni. Ahhoz azonban, hogy a vanádium-dioxidot felhasználva termikus elven működő áramköröket lehessen készíteni, elengedhetetlen, hogy pontos eszközmodellt állítsunk fel a megvalósítani kívánt struktúrára, valamint, hogy pontos termikus-elektromos szimulációkat végezzünk rajta, hiszen egy összetett áramkörben a legapróbb hőhatás már képes lehet kiváltani a vanádium-dioxid szerkezetének átalakulását.

Dolgozatomban összefoglalom a vanádium-dioxid anyagtulajdonságait, fém-félvezető átalakulásának folyamatát, illetve, hogy hogyan lehet e tulajdonságát hasznosítani. Felvázolom a termikus-elektromos áramkörök alapelemének, a fonzisztornak a működési elvét, valamint a termikus-elektromos logikai áramkörök koncepcióját. Összefoglalom a termikus-elektromos szimulációkhoz használt SUNRED 2.2 és VSUN 3 működési elvét és használatát. Az elméleti részt követően bemutatok néhány lehetséges VO2 ellenállás struktúra modellt, az ezeken végzett szimulációkat, és elemzem a kapott szimulációs eredményeket, értelmezem a lezajlott jelenségeket. Végül felvázolok egy VO2 ellenállásból álló lehetséges logikai kapu struktúrát, és megvizsgálom a működését.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.