کامسول پروژه شبیه سازی مدل تقریبی دو بعدی

شبیه سازی مدل تقریبی دو بعدی سازه های مقاومتی کلوین پل متقاطع معمولاً برای مشخص کردن مقاومت تماسی کنتاکت های فلز-نیمه هادی استفاده می شود. در اینجا، ما یک سری خاص از ساختارهای آزمایشی شرح داده شده را بررسی می کنیم.
قلب ساختار یک لایه پلی سیلیکونی دوپ شده n+ با ضخامت 5000 Å است که به شکل “L” الگوبرداری شده است، همانطور که در طرح بالا نشان داده شده است. جریان به بازوی چپ “L” تزریق می شود و از طریق یک پنجره تماس مربعی به یک لایه فلزی در بالا خارج می شود، همانطور که با فلش ها نشان داده شده است (لایه فلزی به صراحت در طرح نشان داده نشده است). یک ولت متر پل افت ولتاژ بین بازوی راست “L” و لایه فلزی را اندازه گیری می کند.

این سازه یک مقدار مستقیم قابل اندازه گیری به دست می دهد، مقاومت تماس کلوین (واحد SI: Ω)، که با تقسیم افت ولتاژ بر کل جریان عبوری از پنجره تماس به دست می آید. با این حال، این مقدار مقاومت مقدار مناسبی برای مشخص کردن تماس نیست، زیرا بسته به ابعاد ساختار آزمایشی تغییر خواهد کرد. این به دلیل توزیع غیریکنواخت چگالی جریان از طریق پنجره تماس است (اثر شلوغی فعلی، همانطور که با طول های مختلف فلش ها در طرح بالا نشان داده شده است).

ماهیت تماس فلز-نیمه هادی با کمیت دیگر بهتر مشخص می شود، مقاومت ویژه تماس (واحد SI: Ω m2)، که به عنوان افت ولتاژ محلی تقسیم بر چگالی جریان عادی در یک عنصر منطقه تماس بینهایت کوچک تعریف می شود. این کمیت را نمی توان مستقیماً اندازه گیری کرد و باید با استفاده از شبیه سازی عددی از مقدار اندازه گیری شده استخراج شود.

گزارش دو سری از اندازه گیری از ارزش به عنوان ابعاد ساختار آزمون متفاوت است. در آزمایش اول، اندازه پنجره تماس () از 5.0 تا 65 میکرومتر متغیر است، در حالی که عرض دو بازوی “L” (عرض شیر انتشار، ) 5 میکرومتر بزرگتر از . در آزمایش دیگر، عرض شیر انتشار از 7.5 تا 60 میکرومتر متغیر است، در حالی که اندازه پنجره تماس در 5 میکرومتر ثابت نگه داشته می‌شود. داده‌های – و – تولید شده از این آزمایش‌ها را می‌توان برای استخراج مقاومت تماس خاص، با اجرای شبیه‌سازی‌های عددی با مقادیر مختلف و جستجوی بهترین تناسب بین داده‌های تجربی و منحنی‌های شبیه‌سازی‌شده، استفاده کرد.

آموزش comsol

یک مدل تقریبی دو بعدی را برای شبیه سازی عددی انتخاب کرد. مدل دو بعدی به تفصیل در Ref شرح داده شده است. 2. به طور خلاصه، با شروع از یک مدل سه بعدی، مشابه مدل ارائه شده توسط ماژول نیمه هادی، خمش باند شاتکی و اثرات حامل اقلیت نادیده گرفته می شوند (با فرض تماس اهمی ایده آل)، و تنها حامل اکثریت در نظر گرفته می شود. رسانایی فلز بسیار بالاتر از نیمه هادی است، بنابراین پتانسیل الکتریکی درون فلز در کل پنجره تماس یکنواخت فرض می شود.

شبیه سازی مدل تقریبی دو بعدی

برای ساده‌سازی مدل سه‌بعدی به یک مدل تقریبی دو بعدی، رسانایی نیمه‌رسانا در جهت‌های درون صفحه یکنواخت فرض می‌شود و وابستگی ضخامت-جهت رسانایی به یک پارامتر منفرد تبدیل می‌شود.
راه اندازی مدل سه بعدی
راه‌اندازی مدل سه‌بعدی با استفاده از رابط نیمه‌رسانا ساده است و گزینه مقاومت تماس برای شرایط مرزی تماس فلزی در پنجره تماس فعال است.
برای ترمینال سمت چپ، به جای ورودی جریان، یک ولتاژ کوچک V0 برای همگرایی آسان تر اعمال می شود. جریان ورودی را می توان پس از حل با استفاده از یک متغیر داخلی به راحتی ارزیابی کرد. برای ترمینال سمت راست، ولت متر پل دارای امپدانس بی نهایت فرض می شود، بنابراین یک شرط مرزی جریان صفر برای کنتاکت فلزی اعمال می شود و افت ولتاژ اندازه گیری شده پس از حل با ولتاژ پایانه مطابقت دارد.

مش جاروب شده بر اساس نیاز به گسسته سازی حجم محدود پیش فرض استفاده می شود. مش به گونه ای پارامتر می شود که وضوح در اطراف محیط پنجره تماس هنگام جارو کردن ابعاد ساختار آزمایشی حفظ می شود.

میتوانید برای آموزش کامسول  اقدام کنید.

راه اندازی مدل دو بعدی

ایجاد مدل دوبعدی با معادلات سفارشی شده 1 تا 4 با استفاده از رابط ریاضی عمومی Form Boundary PDE، در سطح بالایی از همان هندسه مورد استفاده برای مدل سه بعدی، ساده است. از آنجایی که این رابط ریاضی روی سطح زندگی می کند، یک «دامنه» یک سطح دو بعدی و یک «مرز» یک یال یک بعدی است. متغیر وابسته V2D نامیده می شود تا متغیر را در معادلات نشان دهد.

مطالعه و نتایج

به دنبال دو سری آزمایش در Ref. 1، دو مطالعه برای تغییر اندازه پنجره تماس و عرض شیر انتشار با استفاده از یک جاروی پارامتریک ایجاد شده است. (توجه داشته باشید که نمی توان از جارو کمکی برای تغییر هندسه یا مش استفاده کرد).

با استفاده از بهترین مقدار مناسب برای مقاومت تماس خاص (4.5e-8 Ω cm2) به عنوان ورودی مدل، مقاومت تماس کلوین شبیه‌سازی شده در برابر ناحیه پنجره تماس و عرض شیر انتشار در دو نمودار زیر رسم می‌شود.

اینستاگرام کامسول پروژه