Структура датчика газового состава. Система автоматического моделирования интегральных схем Synopsys TCAD. Расчет температуры рабочей области датчика при импульсном питании нагревателя. Тепловые характеристики для материалов чувствительного элемента.
Аннотация к работе
Моделирование тепловых процессов в датчиках газового состава 1. Литературный обзор 1.1 Структура датчика газового состава Рассмотрим некоторые виды датчиков газового состава, реализуемые по разным технологиям изготовления. В настоящее время полупроводниковые газовые сенсоры на основе оксидов металлов, изготовленные по технологии трафаретной печати, производятся рядом фирм. Мембраны (свободные плёнки) из оксида алюминия широко используются при изготовлении различных датчиков, но при этом изготовителям приходится учитывать их особенности. Для обеспечения времени отклика сенсора на уровне нескольких секунд сенсор нагревают до температуры, составляющей от 250?С (пары спирта, водород) до 500?С (метан) и более. Другой разновидностью полупроводниковых газовых сенсоров являются сенсоры на основе МДП - структур. В случае применения в качестве подложки карбида кремния, позволяющего работать при температуре до 500 °С, они могут быть использованы в качестве сенсоров. Для понимания принципа действия датчика газового состава необходимо рассмотреть его структуру (рисунок 1). Однако мембрана находится в напряженном состоянии и при постоянном скачкообразном воздействии температуры мембрана может разрушиться. 1.2 Система автоматического моделирования интегральных схем Synopsys TCAD С развитием электронной техники наша жизнь становится все более комфортной. Наиболее известный пакет программ TCAD Sentaurus, разработанный компанией Synopsys, довольно широко используется для разработки полупроводниковых приборов. Комбинированное использование различных инструментов пакета Synopsys TCAD, как, например, Sentaurus Structure Editor, Sentaurus Device и Tecplot, позволяют моделировать различные микроэлектронные структуры и извлекать необходимые параметры. [8] Рис. 2. Рабочее окно Sentaurus Workbench Sentaurus Structure Editor (SDE) - приложение для графического проектирования (конструирования) двумерных и трехмерных полупроводниковых структур, позволяющее при решении ряда задач исключить моделирование процесса формирования структуры. Пример моделирования элемента представлен на рисунке 3 Sentaurus Process (SProcess) - основное приложение, предназначенное для одно-, двух- и трехмерного моделирования технологических процессов для структур на основе кремния или различных сложных полупроводников.