Введення
У 1975 р один із засновників корпорації Intel Гордон Мур заявив, що число елементів на мікрочіпах з найменшою питомою вартістю буде подвоюватися приблизно кожні два роки. До теперішнього моменту це «пророцтво» збувається, і ця заява отримало назву закон Мура. Точність тут, ясна річ, невелика і це дозволяє з успіхом застосовувати одну й ту ж формулу для різних областей індустрії. Приміром, більшості закон Мура напевно відомий у варіації, запропонованої одним з колишніх президентів Intel, Девідом Хаусом: продуктивність мікропроцесорів подвоюється кожні 18 місяців. Інші формулювання стосуються місткості жорстких дисків, обсягу чіпів оперативної пам'яті і т.п. Але незалежно від конкретного опису, важливість спостереження Мура і його послідовників для виробників надзвичайна: щотижня він диктує необхідність поліпшення параметрів мікроелектронних продуктів на один відсоток (більше, щільніше, швидше, дешевше). Затримка з висновком нового продукту в два місяці (на 10% повільніше, на 10% більше громіздке, на 10% більш дороге) вже може бути фатальною. Така елементна гонка навряд чи була б можлива, якби не використання розробниками спеціальних програм моделювання напівпровідникових елементів, заснованих на розбитті кристала об'ємної сіткою і вирішенні фундаментальних рівнянь фізики напівпровідників. Вони настільки добре моделюють прилад, що потім практично не потрібно його експериментальної доведення. Це призводить до економії великої кількості людських і матеріальних ресурсів, що, в кінцевому рахунку, призводить здешевлення продукції, і як наслідок, її доступності для населення.
На сучасному етапі в багатьох вітчизняних вузах, у тому числі і в РГРТА, розрахунок напівпровідникових приладів при курсовому проектуванні здійснюється на основі аналітичних формул. Поряд з безперечними достоїнствами, такими як більш глибоке розуміння фізичних основ роботи приладів, вони володіють і цілим рядом недоліків - малої наочністю, особливо при розрахунку структури елементів, досить великою похибкою обчислень, яка обумовлена ??складністю врахування цілого ряду фізичних явищ, які є вкрай важливими для роботи приладу, великими витратами часу на розрахунок. У той же час в промисловості розрахунок приладів проводять на основі САПР, заснованих на вирішенні фундаментальних рівнянь фізики напівпровідників. Тому студенти повинні володіти навичками використання таких САПР.
З метою підвищення кваліфікації випускників факультету електроніки РГРТА був закуплений пакет програм чисельного моделювання напівпровідникових приладів MicroTec фірми Siborg. Але керівництво, представлене розробниками, не було адаптовано до освоєння студентами у прийнятний для курсового проектування термін. Метою даної роботи є дослідження можливості використання цього пакету в навчальному процесі. Наведено результати розрахунку діода на основі pn-переходу, біполярного транзистора, польового транзистора з ізольованим затвором. Розроблено адаптована до навчального процесу методика моделювання діодів на основі pn-переходу, біполярних транзисторів, польових транзисторів. Показана доцільність застосування пакета в навчальному процесі.
Техніко-економічне обгрунтування теми
MicroTec використовує динамічний розподіл пам'яті. Тому не існує ніякого мінімального її порога, так що можливе використання програми всього лише з 1 Мб вільної оперативної пам'яті, якщо розмір сітки не більше 2.000 вузлів. Середній час для розрахунку однієї точки вольт-амперної характеристики менше 1 хвилини для PC - 486 при використанні 1.000 вузлів. Для процесу моделювання на 4-х Мб при 20.000 вузлів потрібно від 1 до 10 хвилин на PC - 486. Для установки програми необхідно не менше 5 Мб на жорсткому диску і операціоннию систему Windows 95/98/ME/XP. Наявна в РГРТА технічна база повністю задовольняє всім цим умовам і не вимагає ніякої модернізації для установки пакета програм. Розробка зрозумілою студентам методики роботи з пакетом дозволить їм застосовувати MicroTec при курсовому проектуванні без витрат неприйнятно великого проміжку часу на вивчення фірмового керівництва.
Витрати на покупку і установку ліцензій для пакету програм складено 15 тис. руб. за 15 копій. Ліцензійне програмне забезпечення було встановлено в комп'ютерному залі ФЕ і на всіх кафедрах, що ведуть підготовку по твердотілим приладам.
Застосування MicroTec в навчальному процесі сприятиме більш глибокому освоєнню студентами матеріалу, і, як наслідок, призведе професійному зростанню, що позитивним чином відображені на їх конкурентоспроможності при влаштуванні на роботу. Це, у свою чергу, призведе до підвищення статусу академії. Безсумнівним свідченням перспективності застосування програм моделювання в курсі навчання є наявність в провідних технологічних вузах СНД (наприклад БГУИР, Таганрозька ...
