Teses e Dissertações
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Dissertação Domótica inteligente: automação residencial baseada em comportamento(2007) Sgarbi, Julio AndréA automação reseidencial evoluiu muito nos últimos anos, entretanto pouco destaque é dado à automação residencial baseada no comportamento dos habitantes. O sistema proposto ABC+ (Automação Baseada em Comportamento) foi desenvolvido par observar e aprender regras em uma casa de acordo com o comportamento de seu habitante, utilizando o conceito de aprendizado com regras de indução. O principal problema abordado neste trabalho foi desenvolver um sistema simples e amigável que abrange as várias particularidades envolvidas na automação inteligente de uma residência, tais como as seqüências causais de eventos, que geram regras indesejáveis; a inserção de novas regras para os habitantes, sem causar desconforto aos mesmos; os diferentes perfis de habitantes e ambioentes, entre outros. As experiências forma feitas através de dois simuladores desenvolvidos para se comprovar primeiramente o correto funcionamento do sistema proposto e posteriormente observar o comportamento dos sitema e suas variáveis quando à ação de um agente (habitante)Dissertação Dissertação Estudo comparativo do comportamento da corrente de fuga em transistor SOI MOSFET convencional e de porta dupla operando em altas temperaturas(2008) Gutierrez, A. B.Este trabalho apresenta estudo referentes ao comportamento da corrente de fuga do dreno para o transistor SOI MOSFET de porta dupla (pd) em comparação com transistor SOI MOSFET convencional (pc), operando desde a temperatura ambiente até 350 C. Os resultados obtidos neste trabalho foram realizados através do simulador ATLAS, utilizando a simulação bidimensional, onde foram analisados os seguintes parâmetros que serviram para o estudo da corrente de fuga do dreno: a influência da variação da espessura do filme de silício (tsi) na corrente de fuga, a influência do comprimento do canal (L) do transistor na corrente de fuga, a influência da variação da tensão de dreno (Vds) para a corrente de fuga, estudo das densidades da corrente e a sua composição (elétrons e lacunas) em função das variações mencionadas anteriormente ao longo do filme de silício de cada uma das estruturas aplicadas, o estudo da corrente de fuga variando a polarização do substrato para o transistor SOI nMOSFET convencioanl e a variação da polarização de uma das portas do SOI nMOSFET porta dupla mantendo a outra correnteDissertação Estudo da transcondutância e da razão da transcondutância sobre a corrente de dreno SOI nMOSFET de porta em formato de anel circular utilizando tecnologia SOI CMOS de 0,13 um(2008) Silva, W. A. J.Neste trabalho é apresentado o estudo comparativo entre o comportamento da transcondutãncia e da razão da transcondutãncia em função da corrente de dreno normalizada em função da razão de aspecto do SOI nMOSFET convencional e o de porta circular, parcialmente depletados dde tecnologia de 0,13um, que foram fabricados no IMEC Bélgica. Os efeitos de assimetria entre as regiões de fonte e dreno são considerados neste trabalho. Na primeira etapa foram realizados o tratamento e análise da parte experimental, onde pode-se notar que nas curvas da corrente de dreno normalizada versus a sobretensão de porta, para valores maiores que 600 mV, o dispositivo de porta em anel circular na configuração de dreno interno, apresenta maiores valores de corrente de dreno se comparado com os demais. Buscando-se entender este aumento, realizaou-se o logaritmo da curva da corrente de dreno normalizada pelo fator geométrico em função da sobretensão de porta, onde verificou-se que a configuração de dreno interno apresenta o efeito do transistor bipolar parasitário, para valores de Vds maiores que 200mV. Tentando confirmar este feito, realizaou-se novos ensaios, onde foi possível comprovar o efeito do transistor bipolar parasitário, determinando-se valores de acionamento e desacionamento do mesmo. Posteriormente foi determinado o valor da transcondutãncia e novamente para asm mesmas condições, verificou-se o efeito do transistor bipolar parasitário, determinando os pontos de acionamento e desacionamento. Para as curvas da razão da transcondutância sobre a corrente de dreno em função da corrente de dreno normalizada pela razão de aspecto, a qual é utilizada para aplicações analógicas, como por exemplo amplificadores operacionais de transcondutância (OTA), verificou-se que o SOI MOSFET de porta em anel circular na configuração dreno externo apresentou maiores valores nas regiões de inversão fraca e moderada, sendo ideal para aplicações de alto ganho de tensão. Na região de inversão forte, onde busca-se maiores respostas de frequência, os dispositivos circulares apresentaram resultados similares ao convencional. Na segunda etapa foram realizadas simulações numérica tridimensionais, onde verificou-se que o SOI nMOSFET de porta em anel circular na configuração de dreno externo apresentou maiores valores na região de inversão fraca e moderada, na região de inversão forte, indicada para resposta em frequência, os dispositivos circular e convencional apresentaram resultados similares.Dissertação Influência de variações dimensionais decorrentes do processo de fabricação sobre parâmetros elétricos de FinFETs(2009) Bühler, R. T.A rápida e crescente demanda por tecnologias que permitam a redução das dimensões dos transistores além dos limites físicos permitidos nos transistores planares de porta única, leva a uma nova era de dispositivos com estruturas verticais de geometrias variadas, como estruturas tridimensionais. O FinFET é um desses novos dispositivos. Este trabalho abordou alguns ods principais parâmetros elétricos envolvidos no comportamento e desempenho dos dispositivos FinFET com alertas de formato trapezoidal, destacando quais estruturas apresentam vantagens e desvantagesn de acordo com as variações decorrentes do processo de fabricação. Estudos foram realizados a partir de simulações numéricas tridimensionais de transistores FinFET com alertas de formatos trapezoidais e comprimentos de canal distintos. Foi observada a contribuição das variações dimensionais sobnre transcondutância, a condutância de saída e o ganho intrínseco de tensão que apresentou aumentos de até 1,20dB, apenas com a variação do formato de aleta. Também foram estudados outros parâmetros de suma importência, como a tensão de limiar e a inclinação de sublimiar. Os diferentes formatos de aletad, quando submetidos a uma análise AC de pequenos sinais, provaram também possuir influência sobre a frequência de ganho unitário, decorrente da mudança na capacitância de porta, devida à variação do acoplamento das cargas ativas no canal com a porta e com o substrato. Variações de até 15% na condutância de saída, como resultado da variação no formato da aleta, e de até 25%, variando-se a largura do dispositivo, foram observadas. A transcondutância possui maior dependência com o formato do dispositivo, variando até 10,11% entre alguns formatos de dispositivos. A frequência de ganho unitário obteve valor máximo para dispositivos estreitos e com canal curto, além da dependência com o formato do dispositivo. A dependência da tensão de limiar com a polarização do substrato, variando o formato do dispositivo, também foi observada. Apesar dos dispositivos terem se mostrado pouco susceptívies à variação da tensão de substrato, para alguns formatos da seção transversal a tensão de limiar apresentou variação de até 5,29%.Dissertação Estudo da linearidade em transistores SOI de porta dupla com estrutura de canal gradual(2007) Doria, R. T.Neste trabalho é apresentado um estudo da não-linearidade introduzida por dispositivos de porta circundante (GAA), com e sem a presença da estrutura de canal gradual (GC). Esta estrutura é assim denominada por exibir dois perfis de dopagem no interior do canal, de maneira a preservar a dopagem natural da lâmina na região próxima ao dreno, com o intuito de minimizar o campo elétrico. A estrutura GAA, por sua vez, consiste em um transistor de porta dupla e, por isso, apresenta uma série de vantagens derivadas do maior controle das cargas na região do canal. Ao se unir ambas estruturas, percebe-se uma série de características que fazem do dispositivo resultante interessante para aplicações analógicas. Logo, uma série de simulações do processo de fabricação e do dispositivo foram executadas, sendo as primeiras com o intuito de garantir o perfil de dopantes condizente com a realidade e, as demais para a obtenção das características corrente (I) versus tensão (V) dos dispositivos operando como amplificadores (em regime de saturação) e como resistores (em regime linear). Na análise em regime linear, foram estudadas também estruturas balanceadas 2 e 4 dispositivos (2-MOS e 4-MOS). A partir das curvas resultantes, foram determinadas as distorções harmônicas total do terceiro harmônico, que são fatores decisivos em aplicações analógicas. Estas foram obtidas para dispositivos com comprimentos de canal (L) de 1, 2, 3 e 10 µm, sendo os três primeiros em regime de saturação e o último em regime linear. Várias razões LLD/L foram simuladas. Os resultados obtidos na saturação mostraram melhor linearidade nas curvas do GC GAA, em relação às do GAA convencional, de modo que, o GC GAA chega a apresentar uma melhora na distorção harmônica total (THD) de 30 dB em alguns dispositivos, a qual é impulsionada pelo ganho do GC, que pode ser até 50 vezes maior que o obtido em transistores GAA convencionais, associada à melhora decorrente da região fracamente dopada. Na análise em região triodo, por outro lado, a vantagem obtida com o uso do GC GAA é claramente percebida em estruturas balanceadas, sendo que, nas estruturas 2-MOS é permitida a redução na tensão de alimentação mantendo a linearidade constante, enquanto que no 4-MOS o ganho em THD chega a 5 dB.- Simulação das características elétricas de dispositivos de efeito de campo multiportas nanométricos(2009) Kajihara, Almir TakeoA simulação numérica tridimensional é uma ferramenta de trabalho de uso cada vez mais freqüente, devido ao baixo custo envolvido, se comparado ao custo de produção e testes de dispositivos em laboratório. A simulação também apresenta vantagens técnicas, como a possibilidade de variação rápida de características dos dispositivos, com resposta praticamente imediata. Outra fundamental vantagem é a possibilidade de análise das principais grandezas elétricas no interior dos dispositivos, o que é praticamente impossível de se realizar experimentalmente. Este trabalho estuda características de transitores SOI de efeito de campo, em estruturas de 30nm a 70nm de largura de canal, utilizando-se de simulação tridimensional e avaliando a possibilidade de uso de modelos de confinamento quântico em transistores dessas dimensões, uma vez que tais modelos foram originalmente implementados para estruturas menores. Foram simuiladas estruturas bidimensionais com modelos de Física Clássica e com modelos de confinamento quântico (BQP e Schrodinger-Poisson), a fim de escolher a opçãp de modelo que apresenta o melhor resultado. Pode-se observar neste trabalho que o uso do modelo de confinamento quântico BQP é ideal para estruturas muito pequenas (as estruturas com larguras de 30 e 40nm foram facilmente calibradas), mas para larguras acima destas apresenta problemas de convergência e pouco ganho de qualidade. Além da avaliação do uso de modelos de confinamento quântico, explorou-se também o uso do simulador para análise da distribuição de potencial e cargas no interior do dispositivo. Foi tomado o exemplo dos dispositivos de porta tripla que, depois analisados pelos parâmetros elétricos extraídos das curvas corrente x tensão (tensão de limiar, inclinação de sublimiar e transcondutância), foram observados através de planos de corte (transversal e longitudinal) contendo concentração de portadores e potencial elétrico. Com isso, foi possível observar como as variações geométricas de alteração da inclinação das paredes laterais, variações de comprimento de canal e níveis de dopagem influencial no funcionamento do dispositivo (demonstrado neste trabalho através das variações de concentração de elétrons no canal e nas variações de parâmetros elétricos).
- Estudo comparativo da tensão de limiar, comprimento efetivo de canal, resistência série de fonte e dreno e de gm/IdsxIds/(W/L) entre o cynthia e o PSG com tecnologias de canal convencional e gradual(2009) Oliveira, D. R.A crescente demanda por dispositivos eletrônicos integrados com baixa potência e baixa tensão motiva a comunidade científica na busca de novas tecnologias que supram estas necessidades. Atualmente, os dispositivos MOSFETs com porta circundante apresentam grande potencial para o futuro dos circuitos analógicos com baixa potência e baixa tensão. Dentre estes dispositivos destacam-se o "Pillar Surrounding Gate" (PSG), de seção transversal quadrada e o Cynthia, de seção transversal circular. Neste trabalho é apresentado o estudo comparativo entre o PSG e o Cynthia SOI nMOSFETs com tecnologias convencional e de canal gradual, visando aplicações analógicas. Para tanto, através do editor de estruturas semicondutoras DevEdit3D, foram geradas estruturas tridimensionais dos dispositivos PSG e CYNNTHIA nMOSFETs de canal convencional e gradual. No caso dos dispositivos de canal convencional, foram geradas estruturas variando-se o comprimento e a largura de canal, e para os dispositivos com canal gradual, foi variado o comprimento da região de dopagem natural ("low doped"). Devido à geometria da seção transversal do dispositivo PSG SOI nMOSFET ser quadrada, o mesmo possui forte influência dos cantos em seu comportamento, ao contrário do Cynthia SOI nMOSFET cuja seção transversal é circular e isenta de tais efeitos por não apresentar cantos, o que lhe confere um melhor controle do canal. Foram realizadas simulações numéricas tridimensionais (ATLAS), a fim de determinar as curvas características da corrente entre fonte e dreno em função da tensão entre porta e fonte dos dispositivos PSG e Cynthia de canal convencional e gradual. A partir destas curvas foi possível extrair importantes figuras de mérito tais como: tensão de limiar, inclinação de sub-limiar, resistência série, transcondutãncia e a razão da transcondutância pela corrente entre fonte e dreno normalizada em relação ao fator geométrico [gm/IDsxIDs/(W/L). Quando se observa os valores de gm/IDsxIDs/(W/L) com os dispositivos operando nas mesmas condições de polarização, verifica-se grande superioridade do dispositivo Cynthia sobre o PSG (20% nas regiões de inversão fraca e moderada), independentemente do canal ser convencional ou gradual. Comparando-se os mesmos dispositivos, porém com relação a tecnologia de canal utilizada, convencioonal ou gradual, podemos observar que os dipositivos com o canal gradual apresentam melhores valores de gm/IDsxIDs/(W/L) do que os dispositivos de canal convencional, nas regiõe de inversão fraca e moderada. Portanto, assim como os dispositivos Cynthia são superiores comparados aos dispositvos PSG, da mesma forma, quando compara-se os dispositivos de canal gradual com os dispositivos de canal convencional, verifica-se que os dispositivos de canal gradual também são superiores comparados aos dispositivos de canal convencioanl. Logoa tanto os dispositivos Cynthia, independentemente da tecnologia de canal, quanto os dispositivos de canal gradual, independemente de serem Cynthia ou SPG, são excelentes alternativas para aplicações de circuitos integrados analógicos
- Impacto da utilização de transistores GC SOI MOSFET como espelhos de correntes para a obtenção de fontes de corrente de alto desempenho em circuitos integrados(2007) Santos, André de AlmeidaNeste trabalho é apresentado o estudo do impacto da utilização de transistores fabricados a partir da tecnologia SOI com dopagem assimétrica na região de canal (Graded- Channel - GC SOI MOSFET) em espelhos de corrente operando como fontes de corrente, nas arquiteturas já conhecidas da literatura como Fonte Comum, Wilson e Cascode. Para esta avaliação foram usadas simulações numéricas-bidimensionais e analíticas, além de comparações com resultados experimentais obtidos neste trabalho, tendo como figuras de mérito a Precisão de Espelhamento, a Excursão de Saída, a Resistência de Saída e a avaliação do Tempo de Estabilização dos espelhos de corrente. Através das simulações e das comprovações experimentais, foi possível observar as vantagens em se utilizar espelhos de corrente com transistores GC SOI, garantindo uma melhor precisão de espelhamento, causada pela menor influência de modulação do comprimento de canal, devida à redução da condutância de dreno dos dispositivos GC SOI. Com isso, um aumento de até 3 vezes na resistência de saída foi obtido. Estes efeitos serão apresentados em todas as arquiteturas de espelhos de correntes estudadas. Os resultados da análise da excursão de saída dos espelhos de correntes apresentaram uma melhora ainda mais promissora. Em todas as arquiteturas, a excursão de saída apresentou um aumento, em alguns casos superiores a 50%, comparando com os espelhos de corrente formados por transistores SOI Convencionais. Este efeito é devido ao aumento da tensão de ruptura nos dispositivos GC SOI, além da menor tensão de saturação para uma corrente constante. As medidas experimentais feitas neste trabalho comprovaram a tendência dos valores obtidos nas simulações de precisão de espelhamento, excursão de saída e de resistência de saída para dispositivos de comprimento de canal de L=2µm. Utilizando simulações numéricas bidimensionais, foi feito também um estudo do Tempo de Estabilização do espelho de corrente. Em todas as arquiteturas estudadas, os espelhos de corrente que trabalharam com os dispositivos GC SOI apresentaram uma diminuição significativa, da ordem de até 30%, associada ao aumento expressivo da transcondutância nos dispositivos GC SOI. Em termos gerais, a utilização do dispositivo GC SOI nas estruturas de espelhos de corrente conhecidas foi uma excelente alternativa para obtenção de fontes de corrente de alto desempenho para circuitos analógicos