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基于器件/电路混合模仿真方法的电子器件的设计与分析

作　者: 刘如
导　师: 郭小军
学　校: 上海交通大学
专　业: 电路与系统
关键词: 器件/电路混合模仿真触摸屏信号检波电容式传感有机二极管
分类号: TN103
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

电子器件的设计与分析,一方面在器件级需要得到器件参数变化对器件性能的影响,理解器件工作的物理机制,获得器件性能优化的途径,而另一方面,则需要能够快速而且准确地预测出器件参数变化对器件在电路系统中应用的影响,实现更有目标性的器件性能优化以及实用性的验证。为了满足以上电子器件设计与分析的要求,采用仿真的方法可以大大降低成本,缩短所需的时间,从而提高效率。对于器件级的仿真,可以利用基于物理模型的数值计算的方法来模拟器件的电学行为。而在电路级,通常采用集约式器件模型,通过电路仿真器(如SPICE)来模拟器件在电路中工作的形为。然而,针对新材料、新结构、具有新物理机制的电子器件,开发准确的集约式模型用于电路级仿真极为耗时耗力,而且在器件分析与设计的初期,能够快速的建立器件参数与所应用的电路系统性能间的联系非常重要。器件/电路混合模仿真能很好的满足这一要求。在这种仿真方法中,对于核心器件采用基于物理模型的数值仿真方法,然后将所得到的电学行为嵌入电路仿真的环境中进行电路级的仿真,从而能够很直观的得到器件参数的变化对所应用的电路系统性能的影响。本论文工作首次将器件/电路混合模仿真的方法应用于两种典型的电子器件的设计与分析:一种是应用于触摸屏的电容式传感器件;另一种是应用于射频识别标签中信号检波的有机二极管器件。对于前者,通过混合模仿真的方法研究了手指触碰过程中电容式传感响应的电学行为,并分析了相应的物理机制。对实际样品的测试很好的验证了仿真分析的结果。对于后者,在对传统竖直结构有机肖特基二极管器件制备及性能优化研究的基础上,通过器件/电路混合模仿真的方法,对三种结构,包括:竖直肖特基二极管结构、基于有机薄膜晶体管(thin-film transistor, TFT)的结构和横向肖特基二极管结构,进行了分析与比较。本论文工作一方面为电容式传感器件应用于触摸屏和有机二极管器件应用于信号检波提供了设计和优化的参考,另一方面,证明了混合模仿真的方法用于新型电子器件分析与设计的优势,为其他新兴器件的研究和发展提供借鉴。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-18
  1.1 研究背景  12
  1.2 相关工作及国内外研究现状  12-17
    1.2.1 混合模仿真的应用  12-13
    1.2.2 应用于触摸屏的电容式传感器件  13-16
    1.2.3 应用于信号检波的有机二极管器件  16-17
  1.3 主要工作和章节安排  17-18
第二章混合模仿真基本原理  18-22
  2.1 器件级仿真  18-19
  2.2 电路级仿真  19-20
  2.3 器件/电路混合模仿真  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章应用于触摸屏的电容式传感器件的设计与分析  22-34
  3.1 电容式触摸屏基本结构  23-24
  3.2 仿真方法  24-26
  3.3 结果分析与讨论  26-29
  3.4 实验验证  29-32
  3.5 本章小结  32-34
第四章应用于信号检波电路的有机二极管器件的设计与分析  34-56
  4.1 有机肖特基二极管器件基本物理和检波电路的关键参数  34-41
    4.1.1 有机肖特基二极管器件基本物理  34-37
    4.1.2 表征有机二极管检波电路应用的关键参数  37-41
  4.2 竖直肖特基二极管的研究，工艺制备和实验分析  41-47
    4.2.1 竖直肖特基二极管研究总结  41-43
    4.2.2 器件制备工艺  43-45
    4.2.3 实验结果分析  45-47
  4.3 不同结构器件的分析与比较  47-54
    4.3.1 基于有机薄膜晶体管的结构和横向肖特基二极管结构的二极管  47
    4.3.2 仿真方法  47-49
    4.3.3 结果分析与讨论  49-54
  4.4 本章小结  54-56
第五章总结与展望  56-58
  5.1 主要成果  56-57
  5.2 工作展望  57-58
参考文献  58-64
致谢  64-65
攻读硕士学位期间参加的科研项目  65-66
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  66

基于器件/电路混合模仿真方法的电子器件的设计与分析

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