Σχεδιασμός και μελέτη ηλεκτρονικών κυκλωμάτων με τρανζίστορ λεπτών υμενίων πολυκρυσταλλικού πυριτίου (TFTs)

Abstract

Το αντικείμενο του ερευνητικού προγράμματος ήταν η μελέτη του επηρεασμού του φωτός στο ρεύμα των πολυκρυσταλλικών τρανζί-στορ λεπτού υμενίου. Η μοντελοποίηση της αύξησης του παραγόμε-νου ρεύματος, που είναι αποτέλεσμα της αυξημένης ευαισθησίας του στο φως, βασιζόμενο σε επανειλημμένες μετρήσεις για διαφορετικές τιμές των τάσεων Πύλης (Vg) και Εκροής (Vd) ως προς την γείωση (Vss) και διαφόρων μεγεθών (W/L) είναι το περιεχόμενο της ερευνη-τικής προσπάθειάς μας. Το μοντέλο που προέκυψε έχει επαληθευτεί και έρχεται σε συμφωνία με τα πειραματικά δεδομένα με μεγάλη επιτυχία ώστε να περιγράφει ικανοποιητικά την συμπεριφορά του τρανζίστορ στην περιοχή κάτω από το κατώφλι για αυξανόμενη έ-νταση φωτός. Το αποτέλεσμα της μεταβολής αυτής αντικατοπτρίζεται στο ρεύ-μα της υποδοχής (Id) , αυξάνοντάς το. Η απόδοση των τρανζίστορ λεπτού υμενίου, στις προαναφερθείσες συνθήκες και η επίδραση των συνθηκών αυτών στο ρεύμα μελετήθηκαν και διασταυρώθηκαν και πειραματικά. Η προκύπτουσα εξίσωση δίνει το λόγο του ρεύματος για τον επιθυμητό φωτισμό προς το ρεύμα σε πλήρες σκοτάδι, μια έκφραση που μπορεί εύκολα να φανεί χρήσιμη. Παρουσιάζονται αναλυτικά μετρήσεις χαρακτηριστικών εισόδου και εξόδου για διάφορα μεγέθη τρανζίστορ και υπό διαφορετικές πολώσεις. Στην συνέχεια δίνεται ο επηρεασμός της κινητικότητας των φορέων του φράγματος δυναμικού του ορίου των κόκκων από τον φωτισμό και άλλων βασικών παραμέτρων, και στο τέλος δίνεται και η προκύπτουσα έκφραση του μοντέλου. Αφού παρουσιάστηκε ένα μαθηματικό-ημιεμπειρικό μοντέλο για την επίδραση του φωτός στα τρανζίστορ λεπτού υμενίου, έπειτα παρουσιάζεται η χρήση του μοντέλου αυτού στον προσομοιωτή κυκλωμάτων SPICE, ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί από έναν απλό χρήστη για την μελέτη πολύπλοκων κυκλωμάτων υπό την επίδραση φωτός. Η σωστή λειτουργία του διασταυρώνεται και με πειραματικά αποτελέσματα. Ακολουθεί η παρουσίαση του προτεινόμενου κυκλωματικού μοντέλου για χρήση με το SPICE μαζί με κάποια συγκριτικά πειραματικά αποτελέσματα αλλά και αποτελέσματα που λαμβάνονται με τη χρήση του μοντέλου σε SPICE και MATLAB. Τέλος, ένα παράδειγμα χρήσης του κυκλωματικού μοντέλου σε ένα τυπικό κύκλωμα παρου-σιαζεται για την περαιτέρω κατανόηση του από τον χρήστη.