Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Saboonchi
احمد صابونچی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Jafar Ghasemzadeh Najafi
جعفر قاسم زاده نجفی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1379
Increase of the device density on microelectronic chips could be constrained by the ability to dissipate the extremely high rates of heat generation. Thus, it is necessary to understand the mechanisms of heat generation and dissipation inside the device as well as their effects on electrical performance and reliability. The objective of this project is to concurrently transient study both the thermal and electrical characteristics of sub-micrometer silicon semiconductor devices by considering the nonequilibrium nature of hot electron and phonon, also their interactions in electrical and thermal fields. A coupled thermal and electrical model is developed for a silicon tructure consisting of the hydrodynamic equations for electron traort and energy conservation equations for phonon. The results indicate that, for one electric field the lattice temperature gradient has significant effect on the magnitude of electric current. The transient phonon temperature affects the device performance due to the change of mobility and gradient temperature of electron. At an external voltage of 0.1 V, calculations show that an increase in the junction boundary temperature by 100 °C, cause increasing the drain current by 16% at 3 picosecond and decreases it by 17% up to steady state condition. Key Words Hydrodynamic, Semiconductor, Heat Transfer, Phonon, Electron, Microscale.
با کوچک شدن دستگاه های الکترونیکی در چند دهة گذشته، نیمه رساناها کاربرد وسیعی در صنایع الکترونیک و کامپیوتر یافته اند. عبور جریان الکتریکی بدلیل وجود میدانهای قوی الکتریکی از نیمه رساناهایی با ابعاد کوچکتر از میکرومتر، باعث ایجاد حرارت قابل توجه در این دستگاهها شده است. عمر، کیفیت و راندمان این تجهیزات به شدت متاثر از دمای آنها می باشد. لذا بررسی انتقال حرارت در نیمه رساناها با مقیاسهای کوچک دارای اهمیت بسیار زیادی در طی چند سال گذشته تا به امروز بوده و از کاربردی ترین علوم روز دنیا می باشد. تحلیل درست انتقال حرارت در نیمه رسانا با مقیاسهای کوچک، نیاز به شناخت دقیق رفتار الکترون و نوسانات شبکه (فونون) در آنها دارد. لذا در این تحقیق سعی شده است با مطالعة تمام منابع موجود معادلات حاکم بر انتقال حرارت در نیمه ساناها استخراج و ضمن مقایسة روشهای مختلف تحلیل جریان و انرژی در مقیاسهای کوچک به بررسی انتقال حرارت گذرا توسط حل همزمان معادلات هیدرودینامیک الکترون و هدایت حرارتی فونون در چند مثال مختلف پرداخته و تاثیرات میدانهای الکتریکی و دمایی در تغییرات جریان و دمای الکترون و فونون مورد بررسی قرار گیرد. از جمله نتایج مهم بدست آمده از این تحقیق، رسم نمودار تغییرات جریان عبوری از یک دیود بالستیک در طول دو نانو ثانیه بدلیل ایجاد تغییر در نمودار دمایی شبکه برای اختلاف ولتاژهای مختلف می باشد. افزایش 17% جریان عبوری از دیود به دلیل افزایش 100 درجة سانتیگراد در دمای مرز مشترک دو نیمه رسانا در طول سه پیکو ثانیه و کاهش 16% جریان در شرایط پایدار، نشان دهندة افزایش و کاهش راندمان تجهیزات الکترونیکی تحت تاثیر میدانهای دمایی می باشد. کلمات کلیدی : هیدرودینامیک، نیمه رسانا، انتقال حرارت، فونون، الکترون، مقیاس کوچک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی