Modelování mikrovlnných polovodičových struktur

Abstract

Tato dizertační práce se zabývá modelováním mikrovlnných polovodičových struktur. Stále vyšší pracovní kmitočty komunikačních systémů zvyšují nároky na aktivní prvky a přenosová vedení, realizované zpravidla v monolitické integrované podobě. Přenosová vedení s rozprostřeným zesílením představují perspektivní řešení nejen jako zesilovací prvky, ale také jako aktivní napáječe mikrovlnných antén. V součastné době neexistuje vhodný softwarový nástroj pro jejich efektivní simulaci a návrh. První část této práce je zaměřena na implementaci termodynamické formulace modelu driftu a difuze pro numerickou simulaci transportních procesů polovodičových struktur v komerčním programu COMSOL Multiphysics. Další část je věnována implementaci Gunnova jevu v makroskopické aproximaci a vypracování simulační procedury pro analýzu struktur využívajících tento jev. Poslední část je věnována návrhu a analýze aktivních přenosových vedení a zlepšení jejich vlastností.This thesis deals with the modeling of the microwave semiconductor structures. Increasing working frequencies of the new communication systems increase the demands on active devices and transmission lines, usually implemented in the monolithic integrated form. Active transmission lines with distributed parameters seem to be promising solution as an amplifying element and also as an active feeding of microwave antennas. The first part presents the implementation of the thermodynamic formulation of the drift-diffusion scheme for the numerical simulation of transport processes in semiconductor structures using the commercial software COMSOL Multiphysics. Following section is devoted to the implementation of the Gunn effect in the macroscopic approximation, and the development of the simulation procedure for the analysis of structures using this phenomenon. The last part is devoted to the design and analysis of active transmission lines and their improvement.