کلاس درس گروه برق - افزاره های میکرو و نانو الکترونیک/ دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران
 

بررسی کامل از (نانو ترانزیستور اثر میدانی) با نانو صفحات گرافن (GA)

بررسی کامل از (نانو ترانزیستور اثر میدانی) با نانو صفحات گرافن (GA)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته : گرافن ، دارای خواص الکتریکی خاصی هستند که آنها را به کاندیداهای امیدوار کننده نانو الکترونیک آینده تبدیل می کند. در حالی که گرافن ، یک لایه کربن تک بعدی ، یک ماده رسانا است ، اما می تواند به صورت نانو سیم به یک نیمه هادی تبدیل شود. این بدان معنی است که آن دارای یک انرژی کافی یا شکاف باند است که در آن هیچ حالت الکترونی وجود ندارد - می تواند روشن و خاموش شود ، و بنابراین ممکن است به یک جز اصلی ترانزیستورهای نانو تبدیل شود.

نقش نانو صفحات گرافن (GA) در ساخت نانو ترانزیستور (Nano Transistor ) به صورت میدان الکتریکی ایجاد شده توسط الکترود گیت جریان ایجاد شده توسط دو الکترود سورس و درین را کنترل میکند. انتقال جریان درین با تغییر چگالی حامل های بار در کانال انتقال دو بعدی مدوله شده است. درنانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی Si چند لایه یک کانال انتقال 3 بعدی جریان درین با ضخامت کانال انتقال سه بعدی مدوله شده است. در دیاگرام مداری یک نانو ترانزیستور اثر میدان گرافنی GA چند لایه، دو الکترود سورس و درین به صورت مستقیم به نیمه هادی متصل هستند در حالیکه الکترود گیت به صورت خازنی و با استفاده از دی الکتریک گیت به نیمه هادی متصل است.

روش های متعدد شیمیایی و فیزیکی برای تولید انواع مختلف نانو گرافن چند لایه مطرح شده است. اساس کار روش های فیزیکی به این صورت است که در این روش ها سعی می کنند، نیرو های بین صفحات گرافنی در گرافیت را از بین ببرند و با جدا کردن آنها به تک لایه های گرافنی یا گرافن اکسید برسند که این همان روش بالا به پایین است. در روش های شیمیایی هم نانو گرافن چند لایه، از کنار هم قرار گرفتن تک تک اتم های کربن ساخته می شود که به این روش ها نیز، روش پایین به بالا گفته می شود. گرافن ، یک لایه کربن تک بعدی ، یک ماده رسانا است ، اما می تواند به صورت نانو سیم به یک نیمه هادی تبدیل شود. این بدان معنی است که آن دارای یک انرژی کافی یا شکاف باند است که در آن هیچ حالت الکترونی وجود ندارد - می تواند روشن و خاموش شود ، و بنابراین ممکن است به یک جز اصلی ترانزیستورهای نانو تبدیل شود.

نتیجه گیری :

گرافن ، دارای خواص الکتریکی خاصی هستند که آنها را به کاندیداهای امیدوار کننده نانو الکترونیک آینده تبدیل می کند. در حالی که گرافن ، یک لایه کربن تک بعدی ، یک ماده رسانا است ، اما می تواند به صورت نانو سیم به یک نیمه هادی تبدیل شود. این بدان معنی است که آن دارای یک انرژی کافی یا شکاف باند است که در آن هیچ حالت الکترونی وجود ندارد - می تواند روشن و خاموش شود ، و بنابراین ممکن است به یک جز اصلی ترانزیستورهای نانو تبدیل شود.

  • پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

  • دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

دکتر افشین رشید

افشین رشید متولد ۱۶ فروردین ۱۳۶۸ در تهران ، اُستادیار دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران و دارای مدرک (دکترای تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک) است. اُستادیار (گروه برق _ افزاره های نانو و میکرو الکترونیک ) دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران (عضو هیئت علمی) از سال ۱۳۹۹ و معاون گُسترش فناوری دِپارتمان برق (دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران) از دیگر سوابق دکتر افشین رشید میباشد.

عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران


دکتر افشین رشید _ اُستادیار (گروه برق _ اَفزاره های میکرو و نانو اِلکترونیک) دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران (عضو هیئت علمی) از سال ۱۳۹۹ و معاون گُسترش فناوری دِپارتمان برق (دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران) میباشد.

افشین رشید ( متولد ۱۶ فروردین ۱۳۶۸ ) در تهران ، اُستادیار "عضو هیات علمی" دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران و پژوهشگر ، نویسنده و مخترع ایرانی ( نویسنده ۲۶ کتاب و مقالات بین المللی بسیار ) در محور تخصصی نانو الکترونیک میباشد، ( تحصیلات آکادمیک ) مقطع دکترا ( نانو _ میکرو الکترونیک ) از دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران ( تاریخ فارغ التحصیلی ۱۳۹۸ ) ساکن در ایران _ تهران میباشد.

آقای دکتر افشین رشید متولد ۱۶ فروردین ۱۳۶۸ در تهران ، اُستادیار (گروه برق _ اَفزاره های میکرو و نانو اِلکترونیک) عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران ؛ دارای ۲۱ مقاله کنفرانسی در داخل کشور و ۲۴ مقاله بین المللی خارج از کشور هستند. مقالات منتشر شده ایشان بیشتر در موضوعات تخصصی نانو الکترونیک ، نانو ترانزیستور ها ، نانو تراشه های الکتریکی ، نانو سیم های الکترونیکی و اَفزاره های میکرو و نانو اِلکترونیک تهیه شده است.

🔵 لیست کتاب های منتشر شده (دکتر افشین رشید) به شرح زیر میباشد.

فهرست و لیست کتاب های منتشر شده دکتر افشین رشید به شرح زیر میباشد:

دانلود فایل PDF کتاب های دکتر افشین رشید از وبسایت زیر امکان پذیر میباشد.

.

بیوگرافی (دکتر افشین رشید)

.

بیوگرافی (افشین رشید)

.

بیوگرافی (اُستاد افشین رشید)

.

بررسی عملکرد ترانزیستور اثر میدانی nMOS یک تقویت کننده فشار-کشش (نقش تقویت کننده با ترانزیستورهای مک

بررسی عملکرد ترانزیستور اثر میدانی nMOS یک تقویت کننده فشار-کشش (نقش تقویت کننده با ترانزیستورهای مکمل)

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته : در الکترونیک به عملکرد ترانزیستور اثر میدانی nMOS تقویت کننده فشار-کشش نیز میگویند.

در طبقه بندی ترانزیستور های اثر میدانی nMOS به طور کلی هر ترانزیستور های اثر میدانی nMOS در نیم سیکل از ســیگنال ورودی هدایت می کند. در ایــن تقویت کننده باید به طور دقیق تنظیم شــوند.ترانزیستور های اثر میدانی nMOS در مدار الکترونیکی تا ســیگنال خروج کاملا متقارن میباشد.در ترانزیستور های اثر میدانی nMOS تقویت کننده ی با ترانزیستورهای مکمل ، چون هر دو ترانزیستور به صورت کلکتور مشترک عمل می کنند مشخصات یکسانی دارند.مشکل اصلی این مدار در این اســت که مقداری از سیگنال ورودی هنگام تقویت کردن ترانزیستور جریان افت می کند و باعث می شود جریان ورودی در مدار دچار تضعیف ولتاژ گردد.

یک ترانزیستور های اثر میدانی nMOS تقویت کننده فشار کششی نوعی از مدار الکترونیکی است. که از یک جفت دستگاه فعال استفاده می کند که به طور متناوب جریان را به یک جریان متصل یا جریان را از آن جذب می کند. این نوع تقویت کننده می تواند هم ظرفیت بار و هم سرعت سوئیچینگ را افزایش دهد.روابط بین شــدت جریــان و ولتاژ (اختــلاف پتانســیل) و تغییــرات آن ها در یک ترانزیســتورnMOs بســتگی به حرارت دارد. به همین جهت رابطه ی بین اختالف پتانســیل و شــدت جریان ورودی را نمی توان با یک رابطه ی ســاده ی ریاضی بیان کرد. به منظور جلوگیری از مواجه شدن بــا روابط پیچیده ی ریاضی ، از یک ســری منحنی اســتفاده می کنند که به منحنی مشخصه های ترانزیستور معروف است .کارخانه های سازنده برای یک ترانزیســتورnMOs ، تعداد زیادی منحنی های مشخصه در اختیار مشتریان قرار می دهند.

در یک ترانزیســتورnMOs سه منحنی از اهمیت خاصی برخوردار اســت که به شرح آن ها می پردازیم :

1- منحنی مشخصه ی ورودی

منحنی در مشــخصه ی ورودی ترانزیســتورnMOs ، بیــان کننده ی مقدار جریان ورودی به گیت برحسب ولتاژ است.اگــر ورودی ترانزیســتورnMOs را پایه ( گیت _ درین) مشابه دیود ترایاک در نظر بگیریم، منحنی مشــخصه ی ورودی ترانزیستور دقیقاً منحنی مشخصه ی (ولت - آمپر) یک دیود می شود.

2_ منحنی مشخصه ی انتقالی ترانزیستور

در منحنی مشــخصه ی انتقالی ترانزیســتورnMOs ، رابطه بین جریان ورودی و جریان خروجی ترانزیستور برای مقادیر ثابت ولتاژ در پایه (سورس_ درین) را به ما می دهد.

3_ منحنی مشخصه ی خروجی ترانزیستور

در منحنی مشخصه خروجی ترانزیســتورnMOs ، رابطه بین جریان و ولتاژ خروجی را برای پایه (گیت _ سورس) در جریان ورودی معین خود را (فعال) نشان می دهد.منحنی مشــخصه ی خروجی ترانزیســتورnMOs خود شامل سه ناحیه (قطع ، فعال و اشباع) است.

  • پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

    دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

دکتر افشین رشید

افشین رشید متولد ۱۶ فروردین ۱۳۶۸ در تهران ، اُستادیار دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران و دارای مدرک (دکترای تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک) است. اُستادیار (گروه برق _ افزاره های نانو و میکرو الکترونیک ) دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران (عضو هیئت علمی) از سال ۱۳۹۹ و معاون گُسترش فناوری دِپارتمان برق (دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران) از دیگر سوابق دکتر افشین رشید میباشد.

عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران


دکتر افشین رشید _ اُستادیار (گروه برق _ اَفزاره های میکرو و نانو اِلکترونیک) دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران (عضو هیئت علمی) از سال ۱۳۹۹ و معاون گُسترش فناوری دِپارتمان برق (دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران) میباشد.

افشین رشید ( متولد ۱۶ فروردین ۱۳۶۸ ) در تهران ، اُستادیار "عضو هیات علمی" دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران و پژوهشگر ، نویسنده و مخترع ایرانی ( نویسنده ۲۶ کتاب و مقالات بین المللی بسیار ) در محور تخصصی نانو الکترونیک میباشد، ( تحصیلات آکادمیک ) مقطع دکترا ( نانو _ میکرو الکترونیک ) از دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران ( تاریخ فارغ التحصیلی ۱۳۹۸ ) ساکن در ایران _ تهران میباشد.

آقای دکتر افشین رشید متولد ۱۶ فروردین ۱۳۶۸ در تهران ، اُستادیار (گروه برق _ اَفزاره های میکرو و نانو اِلکترونیک) عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران ؛ دارای ۲۱ مقاله کنفرانسی در داخل کشور و ۲۴ مقاله بین المللی خارج از کشور هستند. مقالات منتشر شده ایشان بیشتر در موضوعات تخصصی نانو الکترونیک ، نانو ترانزیستور ها ، نانو تراشه های الکتریکی ، نانو سیم های الکترونیکی و اَفزاره های میکرو و نانو اِلکترونیک تهیه شده است.

🔵 لیست کتاب های منتشر شده (دکتر افشین رشید) به شرح زیر میباشد.

فهرست و لیست کتاب های منتشر شده دکتر افشین رشید به شرح زیر میباشد:

دانلود فایل PDF کتاب های دکتر افشین رشید از وبسایت زیر امکان پذیر میباشد.

.

بیوگرافی (دکتر افشین رشید)

.

بیوگرافی (افشین رشید)

.

بیوگرافی (اُستاد افشین رشید)

.

عملکرد نانو ترانزیستورهای اثر میدانی دو بُعدی(بالستیک) داشتن فرکانس آستانه و همچنین تحرک پذیری بیشتر

عملکرد نانو ترانزیستورهای اثر میدانی دو بُعدی(بالستیک) داشتن فرکانس آستانه و همچنین تحرک پذیری بیشتر

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

نکته : به سبب ضخامت بسیار اندک گرافین ، این امکان وجود دارد که طول گیت را در (نانو ترانزیستورهای اثر میدانی بالستیک) اثر میدانی مبتنی بر آن بدون برخورد با مشکلات رایج در نانو ترانزیستورهای سه بعدی، بسیار کاهش داد.در نانو ترانزیستورهای لوله ای ۳ بعدی جنبش بسیار بالای الکترون در گرافین، نوید داشتن فرکانس آستانه و همچنین تحرک پذیری بیشتر در مدار میباشد. مزیت عمده ادوات ترانزیستور دوقطبی دوبعدی بالستیک در معیار پردازش توان-تأخیر بسیار کوچک و مطلوب آنها است که طبق محاسبات به زیر 10fJ میرسد.غیر از گرافین مواد دیگری نیز با ساختار دو بُعدی کشف شده اند که از آن جمله میتوان به سیلیسن، ژرمنن نیز اشاره کرد. ایده هایی نیز برای ساخت نانو ترانزیستور لوله ای ۳بعدی اثرمیدانی با استفاده فسفورن و گرافن نیز داده شده است . ولی نانو ترانزیستورهای ۲ بعدی بالستیک اثرمیدانی رایج که تاکنون ساخته شده اند خیلی کند هستند و زمان کلید زنی آنها از مرتبه چند دهم میلی ثانیه است که کاربرد آنها را به فرکانسهای چند کیلوهرتز محدود میکند.غیر از نانو ترانزیستورهای بالستیک دوقطبی و اثر میدانی متداول، ایده های دیگری نیز برای استفاده از گرافین یا سایر مواد دوبعدی در ساخت ترانزیستور وجود دارد. یکی از این ایده ها، نانو ترانزیستور ۳ بعدی اثرمیدانی تونلی است که سرعت مطلوب تا چند گیگاهرتز، توان مصرفی کم و تغییرات بیشتر جریان درین از مزیتهای این ترانزیستور است. همچنین نانو ادوات دیگری با ولتاژ گیت در ناحیه زیرآستانه مانند ترانزیستور دوقطبی بالیستیک، و نیز ادوات نوری هم بر پایه گرافین یا سایر مواد دو بعدی موجود طراحی و ساخته شده است.ترانزیستورهای نانو لوله ای ۳ بعدی لوله هایی هستنـد که دیواره آن گرافین است. این لوله ها همانطور که در ساختار میتوانند تک دیواره یا چند دیواره باشند. از طرفی بسته به نحوه پیچیدن و آرایش اتمهای کربن در لبه لوله، در سه صورت ( دسته صندلی، زیگراگ و کایرال لوله ای مانند ) یافت میشوند. این سه شکل نانولوله کربنی خصوصیات بسیار متفاوتی دارند. مثلاً ساختار دسته صندلی رفتار هادی فلزی دارد در حالیکه ساختار کایرال نانو لوله ای رفتار یک نیمه هادی دارد و این عملکرد را با تطبیق کوچک انرژی گاف با نانولوله های کربنی ۳بعدی هماهنگ میسازد .

ویژگیهای الکتریکی و مکانیکی منحصر به فردی نیز به نانو ترانزیستور لوله ای ۳ بعدی میدهد. مشکل اصلی در به کارگیری نانولوله ها در ساخت نانو ترانزیستور های ۲ بعدی بالستیک عمدتاً در آن است که باید به صورت خوابیده روی سطح استفاده شوند تا بتوان به آنها پیوند زد و اتصال فلزی برای حصول رفتار ترانزیستوری برقرار کرد. این در حالی است که نانو لوله های عمودی در تکثیر نانو ترانزیستور های ۲ بعدی بالستیک بیشتر رشد میکنند. چنانچه فرض شود نانولوله های نیمه هادی و فلزی به دقت دلخواه قابل رشد و جهت دهی روی سطح هستند، امکان فشرده سازی و افزایش سرعت هرچه بیشتر الکترونیک مجتمع را فراهم خواهند کرد.

نتیجه گیری :

به سبب ضخامت بسیار اندک گرافین ، این امکان وجود دارد که طول گیت را در (نانو ترانزیستورهای اثر میدانی بالستیک) اثر میدانی مبتنی بر آن بدون برخورد با مشکلات رایج در نانو ترانزیستورهای سه بعدی، بسیار کاهش داد.در نانو ترانزیستورهای لوله ای ۳ بعدی جنبش بسیار بالای الکترون در گرافین، نوید داشتن فرکانس آستانه و همچنین تحرک پذیری بیشتر در مدار میباشد. مزیت عمده ادوات ترانزیستور دوقطبی دوبعدی بالستیک در معیار پردازش توان-تأخیر بسیار کوچک و مطلوب آنها است که طبق محاسبات به زیر 10fJ میرسد.

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

 
  Daneshyar-aiu