دانلود بررسی تکنولوژیهای لایة فیزیک 802.11

بررسی تکنولوژیهای لایة فیزیک 802.11 پروژه بررسی تکنولوژیهای لایة فیزیک 80211 در 42 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	علوم پایه
فرمت فایل	doc
حجم فایل	51 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	42

بررسی تکنولوژیهای لایة فیزیک 802.11

تکنولوژیهای لایة فیزیک 802.11:

802.11 به عنوان استاندارد تعداد متفاوتی تکنولوژیهای لایه فیزیکال را که توسط MAC به کار می‌رود را تعریف کرده است که عبارتند از:

• 802.11 2.4 GHZ frequency hopping PHY
• 802.11 2.4 GHZ direct sequencing PHY
• 80.11b 2.4 GHZ direct sequencing PHY
• 802.11a 5 GHZ Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) PHY
• 802.11g 2.4 GHZ extended tate physical (ERP) layer

802.11 اترنت بی سیم شامل (HR-DSSS) 802.11b و همچنین 802.11 a  استاندارد OFDM و 802.11 g ERP است.

در حقیقت تفاوت اصلی بین انواع 802.11 ها در لایة‌ فیزیکال آنهاست.

مفاهیم لایة‌فیزیکی بی سیم:

لایه فیزیکال 802.11 اساساً مکانیزمهای ارسال را برای MAC فراهم می‌کند به علاوه بر آن اعمال ثانویه‌ای همچون تشخیص وضعیت محیی بی‌سیم و گزارش آن به MAC را هم انجام می‌دهد. فراهم آوردن این مکانیزمهای ارسال مستقل از MAC، در هر دو لایة فیزیکی و MAC توسعه یافته است. این استقلال بین MAC و PHY عاملی است که باعث افزایش نرخ انتقال بالاتر در 802.11 b , 802.11a و 802.11 g شده است. در حقیقت لایة MAC برای همه فیزیکال‌ها یکسان است.

هر یک از لایه های 802.11 دارای دو زیر لایه می باشند:

PLCP در واقع یک لایه handshake است که واحدهای داده پروتکل MAC را قادر می‌سازد که بین ایستگاههای MAC روی PMD انتقال داده شوند، که روش انتقال و دریافت داده در محیط بی سیم می‌باشد. تا حدی، می توان PMDرا به عنوان یک سرویس انتقال بی سیم تصور کرد که توسط PLCP کنترل می‌ شود. زیر لایه‌های PLCP و PMD بر مبنای انواع 802.11 متغیر هستند. همه PLCP با صرفنظر از نوع فیزیکی 802.11، دارای داده‌های اولیه‌ای که واسط برای ارسال داده‌های هشت‌تایی بین MAC و PMD را فراهم می‌کنند، بعلاوه دارای توابع اولیه‌ای است که MAC را قادر می‌سازد که زمان شروع ارسالش را به فیزیکال اعلام کند و فیزیکال را قادر می‌سازد که به MAC  زمان کامل شدن ارسالش را اعلام کند.

در جهت دریافت، توابع اولیه PLCP از فیزیکال به MAC نشان می دهند که چه زمانی شروع به دریافت ارسال از ایستگاه دیگر کرده‌اند و چه زمان ارسال کامل شده است. برای پشتیبانی از (CCA) Clear channel assesment ، همه PLCPها مکانیزمی برای MAC تدارک دیده‌اند که موتور CCA را reset کرده و برای فیزیکال وضعیت جاری محیط بی‌سیم را گزارش بدهد.

به طور کلی plcpها در 802.11  برطیق دیاگرام زیر عمل می‌کنند. وضعیت عملیاتی پایه، بر اساس روش Carrier sence clear channel assessment (CS/CCA) است. این رویه شروع سیگنال را از ایستگاههای مختلف تشخیص می‌دهد و معلوم می‌کند که آیا کانال برای ارسال  افراد است یا خیر. به محض دریافت یک TX و آغاز دادخواست، با تغییر PMD از دریافت به ارسال به وضعیت انتقال تغییر حالت داده و واحد داده پروتکل Plcp را می‌فرستد.  PLCP Protocol dataunit (PPDU) سپس، تصور می کند که TX تمام شده و به وضعیت (CAICCA) بر می‌گردد. PLCP وضعیت دریافت را زمانیکه رویه CS/CCA هدر PLCP و پریمبل آن را تشخیص می‌دهد، درخواست می‌کند اگر PLCP خطایی را تشخیص دهد، خطا را به MAC نشان میدهد و رویه CS/CCA  را پیش می‌برد.

دیاگرام وضعیت PLCP

بلوک‌های ساختمان لایه فیزیکال:

برای درک PMD متفاوت باید مفاهیم اولیه ذیل را درک کنیم:

• ·Scrambling
• ·Coding
• ·Inter leaving
• ·Sym bol mapping

- Scramling:

یکی از اصول طراحی فرستنده جدید که ارسال داده را در نرخ‌های بالا امکانپذیر می‌کند، فرض بر این است که داده‌های شما فراهم می‌کنید از نظر فرستنده به طور رندم ظاهر می‌شود. بدون این فرض، بسیاری از بهره‌ها که از  بلوک‌های ساختمانی دیگر ساخته می‌شود، درک نخواهد شد.

Scrambling: روش کدگذاری داده‌ای به صورت تصادفی قبل از ارسال است که برای جلوگیری از اینکه مجموعه‌ای از صفرها یا یک‌های متغیر باعث مشکلات هماهنگی درگیرنده شوند. گیرنده گوشا سپس این داده‌های تصادفی را بر اساس ترتیب ساختار اصلی کد گشایی می‌کند.

اغلب روش‌های کدگذاری self- synchroniz هستنتد، به این معنی که کد گشا قادر است خودش را با وضعیت کدگذار هماهنگ کند.

Coding: کدنیگ مکانیزمی است که ارسال داده با نرخ بالا را در کانال‌های نویزدار امکانپذیر می‌کند. همه کانال های انتقال دارای نویز هستند که خطاها به شکل بیت‌های تغییر یافته یا اصلاح شده را باعث می شود. کدینک به شما این اجازه را می دهد که مقدار داده ارسالی در محیط نویزدار را به حداکثر برسانید.

 رایج‌ترین نوع کدینگ در سیستمهای ارتباطی امروزه ، کدهای پیچیده هستند چرا که به راحتی به صورت سخت‌افزاری با جمع کننده‌ها قابل پیاده‌سازی هستند.

Interleaving:

Interleaversها مطرح شدند تا در بلوک‌هایی که خطا ممکن است رخ دهد پخش شوند. یک inter leaver می‌تواند یک ساختار نرم افزاری یا سخت افزاری باشد. هدف اصلی آن پخش بیت‌های مجاور با قرار دادن بیت‌های غیرمجاور در کنار آن‌هاست.

- انواع انتن:

 در اینجا آنتن‌هایی که اغلب در کارهای wlan به کار می‌روند، معرفی می‌شوند:

در یک آنتن دیپل خمیده، طول آن نصف طول موج در آن فرکانس می‌باشد. یک آنتن گیرنده یا فرستنده Ominidirectional) یک بهرة یکنواخت در تمام جهات فراهم می‌آورد روی یک سطح اغلب یک سطح افقی. آنتن‌های دیپل اغلب به صورت ominidirectional هستند. این آنتن‌ها نوعاً به طور عمودی در گسترش شبکه‌های بی‌سیم محلی به کار برده نمی‌شوند چون  در همه جهات پوشش ایجاد می‌کنند.

یک انتن یاگی (Yagi) با شکل دادن ارایة‌ خطی از دیپل‌های موازی ساخته می‌شود. آنتن‌‌های یاگی یکی از انواع رایج آنتهای directional هستند چون به راحتی فضایی که دسترسی به آنها سخت است را پوشش می‌دهند، نوع دیگری از آنتهای هدایتی، با قرار دادن دو هادی به صورت موازی با یک لایه بین آنها ساخته می‌شود. هادی بالایی تکه‌ای است که می‌تواند به راحتی روی برد مدار پرینت شود. ایجاد آرایه‌ای از patchها تقریباً ساده است این نوع آنتن را pateh anttena  می‌نامند. این نوع آنتن‌ها اغلب به علت مقطع عرضی نازکتر شان مفید هستند، برخلاف آنتن‌های یاگی.

unlicensed wireless

federal communation Commission به طور منظمی روی طیف بی سیم کنترل دارد  (در امریکا) اگر چه بسیاری از کشورها مقررات مشابهی در این باره دارند، undicensed wirclens می‌تواند از کشوری به کشور دیگر تغییر کند. در این قسمت قوانین اصلی طیف را می گوییم.

Standard Bodies:

 سه استاندارد اصلی که روی گسترش شبکه‌های wlan اثر گذاشته‌اند، عبارتند از: ALLiance  wi-fi IEEE و ETSL و. E eee استانداردها را تصویب می‌کند مثل 802.11wlan. گروه‌های استاندارد به طور منظم برای  update و اصلاح و طرح‌های جدید استانداردها یکدیگر را ملاقات می کنند. در حالیکه IEEE استانداردها را برای کنترل Wlan طرح می‌کند، wi-fi Alliance را که قابلیت‌های محصولات بی سیم بر مبنای IEEE را تصدیق می‌کند. با استفاده از محصولات wi-fi Alliance ، شما مطمئن  خواهید بود از قابلیت توانایی محصولی که بر اساس استاندارد IEEE 802.11 تهیه می‌شود.

ETSI استانداردها را برای کشورهای اروپایی تصویب می‌کند. با توجه به 802.11، ETSI مجموعه‌ای از استانداردها را که روی باند 5GHZ عمل می‌کنند را طرح ریزی کرد.

در امریکا، باند ISM شامل 2.4- 2.4835 GHZ می‌باشد. Fcc تعیین کرده است که هر وسیلة‌nonradiating ای در این باند (2.4 GHZ) می‌تواند RF بتاباند. برای مثال، یک گاز مایکرویو روی باند 2.4 GHZ، RF می‌تاباند چرا که باندی است که برای این منظور به کار می‌رود. FCC به کاربران اجازة ‌استفاده از مزایای این باند را می دهد.

ISM

-QOS برای شبکه هایی محلی بی‌سیم- 802.11 e:

گروه IEEt 802.11، گروه 802.11e را به منظور پاسخگویی به افزودن (QOS) bidiectional quality of Service به لایة MAC در 802.11 برای پشتیبانی از صدا و ویدیو منتشر کرده است.

-QOS در شبکه‌های 802.11:

شبکه‌های 802.11 برای برنامه‌ها با پهنای باند کم و غیرحساس به تأخیر به خوبی کار می کنند. اسکنرهای بارد، دستیار شخصی دیجیتال (PDAs) یا فایلهای دسترسی لپ‌تاپ‌ها وب، سرویس‌های پست الکترونیکی می‌توانند به خوبی بدون نیاز به شبکه‌هایی کابلی و بدون کاهش قابل توجهی در کارآیی کار کند. اما زمانیکه امور خطیر و اقدامات مهم شروع به استفاده از شبکه بی سیم محلی کردند، برای گسترش بازارهایی مانند healthcare پشتیبانی از صدا روی IP (VOIP) روی بی سیم و ویدیو روی بی سیم ضروری است.

اگر در این باره بیندیشید، به کار بردن VOIP روی بی سیم می تواند استفاده از تلفن‌های سیار در محیط کار را کاهش دهد. این کاهش در تعداد تلفن‌ها به مدیران شبکه مقادیر قابل توجهی پول برای گسترش یک  ROI)) Return On Investment برای گسترش شبکه بی سیم محلی می دهد. QOS تقریباً یک تکنولوژی کامل برای شبکه‌های سیمی می‌باشد و عموماً در روترها سوئیچ ها و وسایل پایانه‌ای موجود است مثل تلفن‌های IP سیمی. برای شبکه‌های بی‌سیم محلی 802.11، عکس این مطلب درست است .

مفاهیم کلیدی  برای مکانیزیم QOS در شبکه‌های 802.11 عبارتند از:

   ·محیط half- duplex: 802.11 یک محیط half- duplex است، در حالیکه اغلب آرایش اترنت‌های سیمی که QOS را Full- duplex به کار می برند.

   ·Same channel BSS Overlap: در این حالت که دو 802.11 BSS روی یک کانال مجاور هستند، تداخل افت سیگنال می‌تواند رخ دهد.

Hidden node : این نودها ایجاد برخوردهای بیشتری در BSS می کنند.

        ·تأثیر QOS روی محیط Half-Duplex:

مکانیزم‌های  PCF و DCF اجارة ارسال تنها یک ایستگاه در زمان روی محیط بی سیم را می‌دهند چه AP باشد یا یک ایستگاه کلانیت. اترنت سیمی، بویژه در عملیات 802.3x full- duplex یک اتصال Point to point بین ایستگاههای اترنت ایجاد می‌کند که اجازة‌ ارسال و دریافت فریمهای داده را به طور همزمان می‌دهد. این تنظیمات اجازة‌ می دهند که محیط اترنت روی پهنای باند معمولی خود دو برابر عمل کند. ( یک اتصال اترنت سریع می‌تواند ارسال 100 مگابیت در ثانیه و دریافت 100 Mbps را به طور همزمان مدل کند که در مجموع 200 می‌شود.) ایستگاهی که نیاز به ارسال دارد. با ایستگاه طرف دیگر اتصال، که ممکن است آن ایستگاه هم قصد ارسال داشته باشددرگیری ندارد. این تئوری را برای شبکه‌های 802.11 مقایسه کنید. نه تنها AP برای دسترسی به محیط با کلانیت‌ها رقابت می‌کند، بلکه کلانیت‌ها هم با یکدیگر برای دسترسی به محیط رقابت دارند. عملیات PCF نظریة Polling را معرفی می کند، در جاییکه AP می‌تواند به عنوان نقطة‌ هماهنگ کننده عمل کند و به هر یک از کلانیت‌ها سرکشی کرده و بینید که آیا داده‌ای برای ارسال دارند. اگر چه در تعداد کمی کلانیت این روش قابل توجه است، اما افت سیگنال بیشتری در گذردهی کلی نسبت به حالت عادی DCF ایجاد می‌کند. بدون مکانیزمی برای هماهنگی ارسال کلانیت‌ها یا اولویت‌بندی کلانیت‌ها نسبت به هم، تأمین کنندگان این محصولات باید برای پشتیبانی VOIP تلاش کنند.

پذیرش کنترل با EDCF

هدف QOS محافظت از برنامه‌های با اولویت بالا در برابر برنامه‌ها با اولویت پایین است. برای مثال، QOS فریم‌های VOIP را از فریم‌های پروتکل Post office
(POP3 ) محافظت می‌کند در حالیکه منابع شبکه محدود هسند، از قبیلی 802.11 wlans ممکن است مجبور به نگهداری ترافیک برنامه‌ها با اولویت بالا از ترافیک سایر برنامه‌های با اولویت بالا باشیم. این ممکن است عجیب به نظر آید، اما به این مثال توجه کنید. فرض کنید که یک Bss بتواند حداکثر تا شش تماس VOIP را به طور همزمان تطبیق دهد. هر ترافیک داده‌ای دیگری که سعی به استفاده از محیط کند زیر ترافیک VOIP اولویت بندی می‌شود.

حال هفت تماس در BSS مقدار دهی اولیه می‌شود. BSS تنها می تواند شش تماس را تطبیق دهد و مکانیزم اولویت بندی باید اجازه دهد که تماس آ‏غاز شود در نتیجه تماس با نیازهای طبقه‌بندی شده به عنوان ترافیک اولویت بالا منطبق می‌شود. با این حال اگر اجازه صادر شود، بر روی شش تماس VOIP موجود تأثیر منفی خواهد داشت، بنابراین هر هفت تماس به طور ضعیفی عمل می‌کنند.

کنترل پذیرش این پی‌آمدها را عنوان می‌کند. کنترل پذیرش منابع موجود در دسترس شبکه را بررسی می کند و به طور هوشمند اجازه جلسات برنامه جدید را صادر می‌کند یا اجازه تشکیل برنامه جدید را نمی‌دهد.

EDCF، طرح کنترل پذیرش را به کار می برد که به عنوان
control (DAC) distributed admission شناخته شده است. DAC در یک سطح بالا با بررسی و نظارت و اندازه‌گیری درصد بکارگیری محیط برای هر AC عمل می کنند . درصد استفاده نشده از محیط available budge t برای AC می‌نامند. این مقدار به ایستگاه‌های موجود در  المان اطلاعاتی پارامتر QOS در AP beaconها اعلان می شود. زمانیکه budget برای رسیدن به صفر شروع می‌شود، ایستگاه‌ها برای راه‌اندازی جریان برنامه‌ها جدید تلاش می‌کنند، و نودمان موجود قادر به افزایش یا گسترش TXOP شان که قبلاً از آن استفاده کرده‌اند، نیستند. این مراحل تحت تأثیر قرار گرفتن جریان برنامه‌های سابق توسط جریان جدید جلوگیری می‌کند.

 - HCF در مد دسترسی کنترل شده:

عملیات HCF شبیه عملیات PCF است. AP درای یک هویت منطقی می‌باشد که به عنوان Hy bnd coordinator (HC) شناخته می‌شود که ترک‌های ایستگاه‌های کلانیت HCF را نگه می‌دارد و وقفه‌های سرکشی را برنامه‌ریزی می کند.

دسترسی پولینگ چنانکه در HCF پیاده‌سازی شده اجازه می‌دهد که یه ایستگاه یک TXOP درخواست کند، به جای اینکه تنها تعیین کند که یکی در دسترس است، EDCF هم همینطور است. عملیات HCF ، با کنترل پذیرش HCF ترکیب می‌شود، اجازه می‌دهد که HC به طور هوشمندانه تعیین کند که کدام منابع در محیط بی سیم در دسترس هستند و جریان‌های ترافیک برنامه را بپذیرد یا رد کند. HCF می‌تواند در دو مد کار کند، یکی با EDCF و دیگری با بکار بردن Contention - Free Peviod  (CFP)، شبیه PCF.

عملیات Contention- free HCF:

1- AP beacon: فرستاده می‌شود، شامل پارامتر PCF Compensating fiber (CF) و المان اطلاعاتی را که زمان آ‎غاز و مدت زمان CFP را تعیین می‌کند را تنظیم می‌کند.

2- HC یک TXOP به ایستگاههای با قابلیت HCP با ارسال QOS CF-POLLS به آنها ارائه می‌کند.

3- ایستگاه‌ها باید پاسخ را در مدت وقفه زمانی SIFS با فریم‌های داده یا با یک فریم QOS null برگرداند، مشخص کننده اینکه ایستگاه ترافیکی ندارد یا فریمی که می‌خواهد بفرستد برای ارسال در وقت معین در Txop بسیار طولانی است.

4- CFP زمانیکه HC یک فریم CF-END می‌فرستد، یا مدت CFP سپری می‌شود، به پایان می‌رسد.

- کنترل پذیرش با HCF:

آنچه واقعاً عملیات دسترسی کنترل شدة HCF را از EDCF متمایز می‌کند مکانیزیم کنترل پذیرش HCF است. EDCF به کار می‌برد DAC را با استناد بر ایستگاهها برای تغییر کردن و با توجه به budget ارسال اعلان شده  که در پارامتر المان اطلاعاتی QOS تنظیم شده است.

HCF نیاز دارد که ایستگاه پارامترهای رزرو ویژه‌ای را برای جریان ترافیک برنامه‌هایی از قبیل VOIP از HC درخواست کند. HC ارزیابی می‌کند و مشخص می‌کند که آیا budget . (بودجه) روی محیط بی سیم برای ارائه به جریان ترافیک درخواست کننده کافی است سپس HC می‌تواند بپذیرد یا رد کند، یا حتی مجموعه دیگری از پارامترها را به ایستگاه ارائه کند.

همانطور که می‌بینید، این مکانیزم بسیار قویتر و کاراتر از DAC می‌باشد.

کنترل پذیرش HCF متمرکز بر Transmission specification IE ، به عنوان TSPEC شناخته می‌شود. TSPEC به ایستگاه کلانیت اجازه می‌دهد پارامترهایی را مشخص کنند از جمله:

• ·Frame stream 802.11 1D priority

        ·سایز فریم

        ·نرخ فریم (برای مثال، پکت‌ها در هر ثانیه)

        ·نرخ ارسال داده (برای مثال، بیت‌ها در هر ثانیه)

تأخیر.

این داده‌ها برای HC کافی است تا تعیین کند که آیا محیط بی‌سیم می‌تواند جریان ترافیک‌های موجود و جریان درخواست شدة جدید را بدون تنزل در هیچ یک از جریان‌های موجود تحمل کند. TSPEC همچنین برای HC مشخص می کند هر چند وقت یکبار باید به ایستگاه سرکشی کرد. ایستگاه برای هر جریان ترافیک که می‌خواهد بفرستد یا دریافت کند با اولویت و همچنین برای هر جهتی ار جریان (برای مال، تماس دو طرف VOIP نیاز به دو جریان ترافیک دارد) یک TSPEC منحصر به فرد تولید کند.

HC می‌تواند یکی از این سه عمل را بعد از دریافت TSPEC انجام دهد:

        ·TSPEC را بپذیرد و یک جریان ترافیک جدید به محیط بی‌سیم اعطا کند.

        ·مجموعه دیگری از پارامترهای TSPEC را به ایستگاه کلانیت پیشنهاد کند.

        ·TSPEC را رد کند.

برای توضیح این که یک ایستگاه TSPEC فرستاده شده را بپذیرد، یک تماس VOIP را روی AP های که سه تماس موجود دیگر هم دارد و گاهی هم دارای ترافیک داده است فرض کنید. ترافیک داده به عنوان  Best effort و ترافیک VOIP به عنوان high priorty طبقه‌بندی می‌شوند.

مراحل اضافه شدن یک ایستگاه جدید به BSS و آغاز آن به ارسال جریان ترافیکش به ترتیب زیر است:

1- ایستگاه باید اعتبار سنجی شود و به BSS بپیوندد.

2- ایستگاه یک درخواست پذیرش با استفاده از درخواست (MA) management action برای QOS بفرستد، حاوی تقاضای TSPEC اش برای تماس VOIP .

نکته: یک TSPEC برای هر جهت نیاز است، هم برای کلانیت به HC و هم از HC به کلانیت. کلانیت باید هر دو TSPEC را تقاضا کند.

3- HC، TSPEC را می‌پذیرد و با پاسخ MA برای QOS به ایستگاه پاسخ دهد.

4- HC یک TXOP توسط فریم QOS Data CF-POLL می‌‏‌فرستد.

5- ایستگاه با فریم دادة QOS یا فریم‌های انبوه، بسته به مدت زمان TXOP پاسخ می‌دهد.

مروری بر پیام کنترل پذیرش

1 اعتبارسنجی HCF و برقراری ارتباط

2 درخواست پذیرش AP به (TSPE C) – یکانیت HCF

3 پاسخ پذیرش (Optionad Alternative)  TSPEC

2درخواست پذیرش STA به AP

3 پاسخ پذیرش

4 QOS CF- Poll

5 QOS Data

در بعضی مواقع، HC ممکن است نتواند یک TSPEC بدون تأثیر بر جریانهای ترافیک سابق آماده کند. HC این اختیار را دارد که به یک TSPEC دیگر به کلانیت پیشنهاد کند یا TSPEC را کاملاً رد کند. در مورد این بحث مراحل زیر اتفاق می‌افتد:

1- ایستگاه توسط اعتبار سنجی و برقراری ارتباط به BSS متصل می‌شود.

2- ایستگاه یک درخواست پذیرش با استفاده از درخواست MA برای QOS با TSPEC مورد نظرش می‌فرستد.

3- HC یک پاسخ MA حاوی TSPEC دیگر برای ایستگاه کلانیت می‌فرستد.

4- اگر TSPEC توسط کلانیت پذیرفته شود، پردازش ادامه پیدا می‌کند.

5- اگر TSPEC توسط کلانیت پذیرفته نشود، کلانیت یک MA برای حذف TSPEC می‌‌فرستد.

زمانیکه HC نتواند جریان ترافیک را تطابق دهد، یک پاسخ MA برای رد TSPEC می‌‌فرستد، و ایستگاه ممکن است مجدداً با TSPEC اصلاح شده اقدام کند.

جریانهای ترافیک به دو طریق می‌توانند رفع شوند.

با سپری شدن مدت زمان عمل TSPEC

ایستگاه یا AP صراحتاً TSPEC را حذف کنند.

با پایان مدت زمان TSPEC، بعد از آنکه مدت زمان تعیین شده برای جریان سپری شد، HC یک MA برای QOS به کلانیت می‌فرستد تا TSPEC  را حذف کند. Timeout زمانیکه ایستگاه کلانیت سرکشی می‌شود و فریم های QOS-Null بعد از چنین سرکشی بر می‌گرداند، مشخص می‌شود.

نحوة پیاده‌سازی پروژه به صورت AD-HOC انجام خواهد گرفت. به همین علت در اینجا به بررسی این توپولوژی و بررسی یکی از الگوریتم‌های آن می‌پردازیم:

در این توپولوژی کامپیوترها به شکل  مثل به هم متصل می شوند و این شبکه از هیچ شکل خاصی تبعیت نمی‌کند و هیچ نقطة ثابتی به عنوان مرجع در آن وجود ندارد. در این نوع شبکه‌ها هر نود قابلیت برقراری ارتباط با سایر نودها را داراست.

توپولوژی HOC می‌تواند دارای مسیرهای یک طرفه باشد، در حالیکه در شبکه‌های ثابت مسیرها اغلب دو طوف هستند. این مسئله و طراحی مسئله اهمیت زیادی دارد.

گره‌ها به عنوان مسیر یا بهای کامل گره A اجازه نمی‌دهد که داده‌ها یا اطلاعات مستقیماً به گره D برسند، هر چند تمام گره‌ها مسیریاب هستند. A پاکت‌های داده‌اش را به B داده و B آن را به C فرستاده و C بر D می‌رساند. بنابراین اگر چه D مستقیماً با A در ورای ارتباط نیست اما از طریق گره‌های میانی همان مسیر بامهای ما می‌باشند به A می‌رسد شبکه فوق به صورت Multi hop است. Bluetooth یک نمونه از شبکه‌های AD-HOC است که به صورت Single lap فعالیت می‌کند.

تغییراتی که در پروتکل MAC 802.11 در این الگوریتم پیشنهاد شده، پیاده‌سازی شده است و شبیه‌سازیهای مختلفی برای توپولوژیهای مختلف انجام شده است. توپولوژی نشان داده شده در شکل 4(A) بر مبنای paca-p است و شامل یک حلقة داخلی و یک حلقه خارجی می‌باشد، که هر نود در حلقة داخلی بسته‌ه را به گیرنده متناظرش در حلقه خارجی می فرستد. بین نودهای 0 و 1 و نودهای 6 و 7 ترافیک مرکب از cbr از سایز پاکت 1024 بایت بین نودهای 0 و 1 و نودهای 6 و 7 جاری می‌شود و بین دو جفت دیگر با بسته‌های 512 بایتی جاری می‌شود. سرعت بسته‌های به حد کافی بالاست. پارامترهای پیش فرض در این الگوریتم  عبارتند از:

فرکانس (2.46 hz) ، مدل Patloss، محاسبة‌ نویز (Cumulative- Acc)، حساسیت گیرنده رادیویی (-910 OdBm)، (10.0) SNR- Threshold, آستانه گیرندة‌ رادیویی (81.dBm) توان ارسال (-15dBm) ، پهنای باند 2.Mbps.

با این پارامترها، رنج ارسال 376  متر است ، فاصلة نود 1 با هر یک دو نود مجاورش در حلقه داخلی، نودهای 2 و 4، همچنین به نود o در حلقه خارجی 350  متر است. بنابراین وقتی نود 1 داده را برای نود 0  ارسال می کند، نود 2 و 4 در رنج ارسال قرار دارند بنابراین wxposed می‌شوند.

بر طبق الگوریتم می‌توانند بسته‌های کوچکتری برای نودهای خارجی به صورت موازی بفرستند. وقتی تعداد نودها در شبیه‌سازی تغییر می کند، باید دقت شود که تقریباً نصف جریان‌ها دارای بسته‌ با هر سایزی هستند، برای کمک در مقایسه .

نتیجة گذردهی در مقایسه با استاندارد JEEE 802.11 در شکل 5(a) آمده. بهبود در گذردهی بر حسب درصد در شکل 5(a) آمده است. بهبود (152% افزایش) بطور مطلوبی قابل مقایسه با 200% افزایش در PCAC-P گزارش شده با استفاده از NS-2 می‌باشد. در بخش IV-A توضیح داده می‌شود) گراف بعدی نقش اندازة‌ بسته‌ها را در افزیش گذردهی نشان می‌دهد. بر طبق انتظار ، در افزایش گذردهی در نتیجة افزایش تعداد بسته‌ها با سایز کوچکتر است که به صورت موازی ارسال می شوند. برای تعداد زیادی نودهای داخلی درصد بسته‌های بزرگ که با سایر 1024 بایتی تحویل داده می‌شوند به شدت کاهش پیدا می‌کند.

دو فاکتور نویز و توان با افزایش تعداد بسته‌های بزرگ در کاهش گذردهی موثر هستند. چنانکه انتقالات فرعی بیشتری رخ دهد، اساساً نویز در بسته‌های عقبی دریافت بیشتری می‌شود. رفتار توان captur طوری است که سیگنال قوی‌تر در هر زمانی هنگام دریافت بسته Capture می‌شود. بنابراین معلوم می‌شود که بعضی بسته‌های 1024 بایتی هنگامیکه انتقالات فرعی تونیری آغاز می شوند، گم می‌شوند مطالعات مشابه برای توپولوژی sting در شکل 4(b) انجام شده. ترافیک وجود دارد به صورت Multi hop است، از نود 0 تا N-1 و از نود N تا 1 در یک رشتة N+1 نودی. اندازه‌های بسته برای جریان در یک طرف 1024 بایتی است و برای ارتباط دو طرفه 512 بایتی. الگوریتم پیشرفت قابل ملاحظه‌ای (176% افزایش) برای رشته‌ها با طول 4 نود را فراهم می‌آورد.

افت بهبود برای در گذردهی به طور زیادی به این دو فاکتور بستگی دارد یعنی فرصت‌هایی که نودهای exposed دریافت می‌کنند و تداخل‌های ناشی از انتقالات مازی. برای بدست آوردن اثر سهم هر یک  از این فاکتورها در یک شبه، یک شبکه شامل تعداد متفاوتی از نودهای متحرک در فضایی معادل 2000 m* 1500 m شبیه‌سازی کردیم. بطرو کلی سه عدد از نودها منبع‌اند. ترافیک جاری CBR است، با هر جریان دارای نرخ‌های متفاوت به طور رندم بین 10 بسته در ثانیه تا 200 بسته در ثانیه انتخاب می‌شود پروتکل روتینگ AODR است.

دانلود بررسی تعیین چگالی بارهای سطحی میان گاه

بررسی تعیین چگالی بارهای سطحی میان گاه پروژه بررسی تعیین چگالی بارهای سطحی میان گاه در 152 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	7112 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	152

 بررسی تعیین چگالی بارهای سطحی میان گاه

چکیده

در ساختارهای Si/SiGe/Si که بوسیله روش رونشانی پرتو مولکولی رشد می­یابند به دلیل ناپیوستگی نوار ظرفیت یک چاه کوانتومی در نوار ظرفیت و در لایه SiGe شکل می­گیرد اگر لایه­های مجاور با ناخالصی­های نوع p آلاییده شده باشند حفره­های لایه آلاییده به داخل چاه کوانتومی می­روند و تشکیل گاز حفره­ای دوبعدی در میانگاه نزدیک لایه آلاییده می­دهند اینگونه ساختارها را ساختار دورآلاییده می نامند .به دلیل جدایی فضایی بین حاملهای آزاد دوبعدی و ناخالصی­های یونیده در ساختارهای دورآلاییده برهمکنش کولنی کاهش یافته و درنتیجه پراکندگی ناشی از ناخالصی­های یونیده کاهش و به تبع آن تحرک­پذیری حاملهای آزاد دوبعدی افزایش می­یابد .چگالی سطحی گاز حفره­ای دوبعدی به پارامترهای ساختار مثلاً ضخامت لایه جداگر ، چگالی سطحی بارهای لایه پوششی ، ضخامت لایه پوششی ، و غیره وابسته است. علاوه بر این در ساختارهای دورآلاییده دریچه­دار با تغییر ولتاِژ دریچه چگالی سطحی گاز حفره­ای قابل کنترل می­باشد . این ساختارها در ساخت ترانزیستورهای اثر میدانی مورد استفاده قرار می­گیرند .

در این پایان نامه ابتدا به تشریح ساختار دورآلاییده  Si/SiGe/Siمی­پردازیم و سپس مدلی نظری که بتواند ویژگیهای الکتریکی گاز حفره­ای دوبعدی درون چاه کوانتومی ساختارp-Si/SiGe/Si  و همچنین میزان انتقال بار آزاد به درون چاه و بستگی آن به پارامترهای ساختار را توجیه کند ارائه می دهیم  .  در ساختار دورآلاییده معکوس p-Si/SiGe/Si دریچه­دار با دریچه Al/Ti/Si از این مدل نظری استفاده می­کنیم و با برازش نتایج تجربی تغییرات چگالی سطحی گاز حفره­ای بر حسب ولتاژ دریچه توانسته­ایم چگالی سطحی بارهای میانگاه Ti/Si در این ساختارها را در محدوده (m^-2) 10¹⁵ × 78/1 تا (m^-2) 10¹⁵ × 63/4  ارزیابی کنیم  .

فصل اول

ساختارهای دورآلاییده

مقدمه:

امروزه قطعات جدیدی در دست تهیه­اند که از لایه­های نازک متوالی نیمه­رساناهای مختلف تشکیل می شوند . هر لایه دارای ضخامت مشخصی است که به دقت مورد کنترل قرار می گیرد و از مرتبه 10 نانومتر است . اینها ساختارهای ناهمگون نامیده می شوند . خواص الکترونی لایه­های بسیار نازک را می توان با بررسی ساده­ای که برخی از اصول اساسی فیزیک کوانتومی را نشان می دهد به دست آورد [31] .

در این فصل ابتدا به بررسی خواص نیمه­رسانا می پردازیم سپس با نیمه­رساناهای سیلیکان و ژرمانیوم آشنا می شویم و بعد از آن انواع روشهای رشد رونشستی و ساختارهای ناهمگون را مورد بررسی قرار  می دهیم و همچنین ساختارهای دورآلاییده را بررسی می کنیم و در آخر نیز به بررسی کاربرد ساختارهای دورآلاییده و ترانزیستورهای اثر میدانی می پردازیم.   

1-1 نیمه­رسانا:

در مدل الکترون مستقل الکترون­های نوار کاملاً پر هیچ جریانی را حمل نمی­کنند این یک روش اساسی برای تشخیص عایق­ها و فلزات از هم است . در حالت زمینه یک عایق تمام نوارها یا کاملاً پر یا کاملاً خالی هستند اما در حالت زمینه یک فلز حداقل یک نوار به طور جزئی پر است . روش دیگر تشخیص عایق­ها و فلزات بحث گاف انرژی است گاف انرژی یعنی فاصله بین بالاترین نوار پر و پایین­ترین نوار خالی .

یک جامد با یک گاف انرژی در   عایق خواهد بود. در نتیجه با گرم کردن عایق همچنانکه دمای آن افزایش می­یابد بعضی از الکترون­ها به طور گرمایی تحریک شده و از گاف انرژی به سمت پایین­ترین نوار غیر اشغال گذار می­کنند . جای خالی الکترون­ها در نوار ظرفیت را حفره می­نامند این حفره­ها ماهیتی مانند بار مثبت دارند در نتیجه در روند رسانش هم الکترون­ها و هم حفره­ها شرکت می­کنند . الکترون­های برانگیخته شده در پایین­ترین قسمت نوار رسانش قرار می­گیرند در صورتیکه حفره­ها در بالاترین قسمت نوار ظرفیت واقع می­شوند .

جامداتی که در  عایق بوده اما دارای گاف انرژی به اندازه­ای هستند که برانگیزش گرمایی منجر به مشاهده رسانشی در  شود به عنوان نیمه­رسانا شناخته می­شود .

ساده­ترین عناصر نیمه رسانا از گروه چهارم جدول تناوبی هستند که به آنها نیمه­رساناهای تک عنصری می­گویند سیلیکون و ژرمانیوم دو عنصر مهم نیمه­رساناها هستند . علاوه بر عناصر نیمه­رسانا ترکیبات گوناگون نیمه­رسانا هم وجود دارد . GaAsیک نمونه نیمه­رساناهای  است که از ترکیب عناصر گروه  (Ga) و گروه(As) بدست آمده­اند و در ساختار زینک بلند متبلور می­شوند . همچنین بلور نیمه­رسانا از عناصر گروه   و  هم بوجود می­آید که می­تواند ساختار زینک­بلند داشته باشد و به عنوان نیمه­رساناهای قطبی شناخته شده­اند [1].

1-2  نیمه­رسانای با گذار مستقیم و غیر مستقیم:             

 هرگاه کمینه نوار رسانش و بیشینه نوار ظرفیت یک نیمه­رسانا در یک نقطه فضایk  قرار بگیرند به چنین نیمه­رسانایی نیمه رسانای با گذار مستقیم می­گویند.

اما اگر کمینه نوار رسانش و بیشینه نوار ظرفیت یک نیمه­رسانا در یک نقطه فضای k  قرار نگیرند به چنین نیمه­رسانایی نیمه­رسانای با گذار غیر مستقیم می­گوییم.

الکترون­ها کمینه نوار رسانش و حفره­ها بیشینه نوار ظرفیت را اشغال می­کنند [1] .

                                  (b)                                                            (a)

شکل(1-1) : نمودار نیمه-رسانای با گذارهای مستقیم و غیر مستقیم . (a) نیمه­رسانای با گذار مستقیم .(b) نیمه­رسانای با گذار غیر مستقیم [1] .

1-3 جرم موثر :

الکترون­ها در بلور بطور کامل آزاد نیستند بلکه با پتانسیل متناوب شبکه برهمکنش دارند . در نتیجه حرکت موج ذره­ای آنها را نمی توان مشابه الکترون­ها در فضای آزاد دانست . برای اعمال معادلات معمولی الکترودینامیک به حامل­های بار در یک جامد باید از مقادیر تغییر یافته جرم ذره استفاده کنیم در این صورت اثر شبکه منظور شده و می­توان الکترون­ها و حفره­ها را به صورت حامل­های تقریباً آزاد در بیشتر محاسبات در نظر گرفت .

جرم موثر یک الکترون در ترازی با رابطه معین (E,K) به صورت زیر است :  

(1-1)                                                                                   

پس انحنای نوار تعیین کننده جرم موثر الکترون است . برای نوار متمرکز حول K=0 رابطه (E;K) در نزدیکی حداقل معمولاً سهموی است :

(1-2)                                                                      

این رابطه نشان می­دهد که جرم موثر در نوار سهموی ثابت است .

   انحنای         در محل حداقل­های نوار رسانش مثبت ولی در محل حداکثرهای نوار ظرفیت منفی است . بنابراین الکترون­ها در نزدیکی بالای نوار ظرفیت دارای جرم موثر منفی هستند . الکترون-های نوار ظرفیت با بار منفی و جرم منفی در یک میدان الکتریکی در همان جهت حفره­های با بار و جرم مثبت حرکت می­کنند . در جدول زیر جرم­های موثر بعضی از مواد آورده شده است . جرم موثر الکترون با  و جرم موثر حفره با  نشان داده می شود [28] .

7 رشد بلور :

از هنگام اختراع ترانزیستور دز سال 1948 پیشرفت قطعات حالت جامد نه تنها به توسعه مفاهیم قطعات الکترونیکی بلکه به بهبود مواد نیز وابسته بوده است . برای مثال واقعیت توانایی کنونی در ساخت مدارهای مجتمع حاصل پیشرفت­های علمی قابل ملاحظه در زمینه رشد سیلیسیوم تک بلور در آغاز و میانه دهه 1950 بوده است . شرایط رشد بلورهای نیمه­رسانا که برای ساخت قطعات الکترونیک استفاده می­شود بسیار دقیق­تر و مشکل­تر از شرایط سایر مواد است . علاوه بر اینکه نیمه­رساناها باید به صورت تک بلورهای بزرگ در دسترس باشند باید خلوص آنها نیز در محدوده بسیار ظریفی کنترل شود . مثلاً تراکم بیشتر ناخالصی­های مورد استفاده در بلورهای Si  فعلی از یک قسمت در ده میلیارد کمتر است . چنین درجاتی از خلوص مستلزم دقت بسیار در استفاده و بکارگیری مواد در هر مرحله از فرایند ساخت است .

نیمه رساناهای تک عنصری Ge و Si از تجزیه شیمیایی ترکیب­هایی مانند GeO₂ و SiCl₄ و SiHCl₃ به دست می­آیند . پس از جداسازی و انجام مراحل اولیه خالص سازی ماده نیمه­رسانا را ذوب کرده و به صورت شمش­هایی در می­آورند . Si یاGe  بدست آمده بعد از مرحله سردسازی به صورت چند بلوری است .

اتم­ها در مناطق کوچکی از شمش به شکل ساختار طبیعی ماده یعنی شبکه الماسی قرار می­گیرند . در صورت عدم کنترل فرایند سرمایش نواحی بلوری دارای جهت­های کاملاً تصادفی خواهند بود . برای رشد بلور فقط در یک جهت لازم است که کنترل دقیقی در مرز بین ماده مذاب و جامد در هنگام سرد کردن انجام پذیرد .

یک تفاوت عمده بین رشد تک عنصری و رشد نیمه رساناهای مرکب کنترل نسبت­ها یعنی نسبت صحیح عناصر تشکیل دهنده ترکیب در شرایطی که همزمان باید مولفه-های حرارتی را برای دستیابی به یک بلور کامل تعیین نمود می­باشد این مواد معمولاًا دارای یک جزء فرارند و این جزء در دماهای زیاد به آسانی از دست می-رود .

مواد تک بلور که بطور متعارف مورد استفاده قرار می­گیرند به دو دسته تقسیم شده­اند :

1-    زیر لایه یا بلورهای حجمی

2-    لایه­های رونشستی

بلور زیر لایه در مرحله اول ساخته می-شود و سپس لایه-های رونشستی بر روی آن رشد داده می-شود . در ادامه رشد حجمی بلور و رشد رونشستی مواد را بررسی می­کنیم [30و 28] .

1-7-1 رشد حجمی بلور :

بلورهای حجمی نیمه­رساناهای مرکب بوسیله دو روش متعارف تولید می-شود که هر دوی آنها نیز به فن­آوری رشد مذاب لقب گرفته­اند . در روش اول ماده اولیه و بلور شکل دهنده پایه در یک لوله شیشه ­ای کوارتز قرار داده شده و سپس همه آنها در داخل یک کوره گذاشته می­شوند . در روش دوم بلور پایه را به درون ماده مذابی که در داخل یک ظرف تحت فشار قرار دارد فرو برده و سپس همزمان با چرخاندن آن بتدریج به بیرون کشیده می­شود . به این ترتیب شمش تک بلور زیر لایه رشد داده می­شود . در هر دو مورد به منظور مهار عناصر فرارتر و جلوگیری از تلف شدن آنها فرایند رشد در یک محیط پوشیده صورت می­پذیرد .

مقدمه :

قطعات تک قطبی قطعات نیمه رسانایی هستند که در آنها فقط یک نوع حامل بطور غالب در روند رسانش شرکت دارد . پنج قطعه تک قطبی به صورت زیر وجود دارد :

1- اتصال فلز نیمه- رسانا

2- ترانزیستور اثر میدان- پیوندگاه

3- ترانزیستور اثر میدان- فلز- نیمه رسانا

4- دیود فلز-اکسید-نیمه رسانا

5- ترانزیستور اثر میدان- فلز- اکسید- نیمه رسانا

ما در این بحث فقط اتصال فلز نیمه رسانا را بررسی می­کنیم [32].

اولین بررسی­های سیستماتیکی بر روی سیستم­های یکسو کننده فلز نیمه­رسانا توسط براون انجام شد . او در 1847 متوجه بستگی مقاومت کل به قطبیت ولتاژ اعمال شده و به جزییات شرایط سطحی شد . از سال 1904 نقطه اتصال یکسو کننده در شکل­های گوناگون کاربردی عملی پیدا کرد . در 1931 ویلسون نظریه انتقال نیمه رساناها را براساس نظریه نواری جامدات فرمولبندی کرد آنگاه این نظریه بر اتصال­های فلز نیمه رسانا هم اعمال شد. در 1938 شاتکی پیشنهاد کرد که سد پتانسیل به تنهایی می­تواند ناشی از بارهای فضایی باردار در نیمه رسانا بدون حضور یک لایه شیمیایی باشد . مدل برخاسته از این نظریه به عنوان سد شاتکی شناخته شده است [25] .

 اگر تابع کار یک فلز در خلاء را با  تعریف کنیم برای خارج کردن یک الکترون از تراز فرمی به خلاء در بیرون فلز انرژی برابر با تابع کار فلز لازم است . وقتی بارهای منفی به نزدیک سطح فلز آورده شوند بارهای مثبت (تصویری) به داخل فلز القا می شوند وقتی این نیروی تصویری با یک میدان الکتریکی اعمال شده از بیرون ترکیب شود تابع کار موثر تا حدی کاهش می­یابد . این کاهش سد اثر شاتکی نامیده می­شود و این اصطلاح علمی در مبحث سدهای پتانسیل بوجود آمده در اتصالات فلز – نیمه رسانا استفاده می­شود [28] .

حال به بررسی اتصال فلز نیمه­رسانا می-پردازیم:

هنگامیکه یک فلز با یک نیمه­رسانا اتصال برقرار می­کند یک سد در میانگاه فلز نیمه­رسانا تشکیل می­شود که شدیداً از حامل­های بار تهی می­باشد . این لایه سدی را تهی لایه یا لایه تهی می-نامند.

ما در این بخش نمودارهای اساسی نوار انرژی را در نظر می­گیریم. در ابتدا شرط ایده آل و حالت­های سطحی را بررسی می­کنیم و سپس تهی لایه را مورد بررسی قرار می­دهیم .

2-1  شرط ایده آل و حالت­های سطحی :

هنگامیکه یک فلز با یک نیمه­رسانا اتصال کاملی را برقرار می­کند ترازهای فرمی دو ماده در تعادل گرمایی بر هم منطبق می­شوند. ما در ابتدا دو حالت حدی را در نظر می­گیریم که در شکل (2-1) نشان داده شده­اند .

شکل (2-1(a ارتباط انرژی الکتریکی را در اتصال ایده آل یک فلز و یک نیمه­رسانای نوع n  در غیاب حالت­های سطحی نشان می­دهد . 

از سمت چپ فلز و نیمه­رسانا متصل نیستند و سیستم در تعادل گرمایی نیست . اگر یک سیم بین فلز و نیمه­رسانا وصل شود بطوریکه بار از نیمه رسانا به سمت فلز جریان یابد و تعادل گرمایی برقرار شود و ترازهای فرمی در دو طرف یک خط شوند به نسبت تراز فرمی در فلز تراز فرمی در نیمه­رسانا به مقداری مساوی با اختلاف دو تابع کار پائین­تر می­آید .

تابع کاراختلاف انرژی بین تراز خلاء و تراز فرمی است. تابع کار برای فلزات برابر  (  بر حسب ولت ) و برای نیمه­رساناها برابر  است که   الکترون خواهی اندازه گیری شده از کف تراز رسانش  تا تراز خلاء است و  اختلاف انرژی بین  و تراز فرمی است .

اختلاف پتانسیل   پتانسیل اتصالی نامیده می شود .

3-1 ساختار دور آلاییده معکوس p-Si/Si_1-XGe_X/Si :

این ساختارها به روش رونشستی پرتو مولکولی (MBE)  در دانشگاه واریک انگلستان بر روی بستر سیلیکانی (001) نوع n رشد یافته­اند . در این ساختار­ها بترتیب لایه میانگیر (buffer)  به ضخامت nm 200  و لایهSi آلاییده به برون (B-doped)  با غلظت /cm³  10¹⁸ ´2 =NA و ضخامت nm 30-20 و لایه جداگر (spacer) به ضخامت اسمی nm 20 - 4 =l_s و لایه آلیاژی

Si_1-XGe_X  با نسبت اسمی Ge در آلیاژ(x=0.2) و ضخامت nm 20 و لایه پوششی Si(cap) به ضخامت L_c در دمای 600 درجه سیلسیوس رونشانی شده­اند .[36]

شکل( 3-1): سمت راست ترتیب لایه­ها در ساختار دورآلاییده عادی و در سمت چپ ترتیب لایه­ها در ساختار دورآلاییده معکوس تحت مطالعه نشان داده شده است .

3-2 ساختار نوار ظرفیت ساختار دور آلاییده معکوسp-Si/SiGe/Si :

در شکل(3-2) ساختار نوار ظرفیت و تغییرات آن در لایه­های مختلف و همچنین بارهای الکتریکی موجود در این ساختار به طور طرحوار نشان داده شده است [19,33] . در این نمودار E₀  اولین زیر نوار انرژی حفره و E_b  انرژی بستگی ( یونش ) ناخالصی می­باشد . E_Vناپیوستگی نوار ظرفیت در فصل مشترک Si/SiGe است که خود تابعی از درصد Ge در آلیاژ می­باشد . V_spacer e  اختلاف انرژی پتانسیل الکتروستاتیکی در طول لایه جداگر و V_Be اختلاف انرژی پتانسیل الکتروستاتیکی در طول ناحیه تهی شده بخش آلاییده می­باشد . n_c چگالی بار لایه پوششی ، L_c ضخامت لایه پوششی ، L_w  ضخامت لایه چاه کوانتومی ، L_s ضخامت لایه جداگر و L_dep  ضخامت ناحیه تهی شده می­باشد .

تراز فرمی در meV 30 بالای نوار ظرفیت در لایه Si آلاییده با بور قرار گرفته است و طرف دیگر آن تقریباً وسط گاف نوار در سطح واقع شده است [7,17] .

وجود حالت­های دهنده در سطح لایه پوششی حفره­های موجود در چاه کوانتومی را به دام می­اندازد و باعث کاهش چگالی سطحی حفره­ها در چاه کوانتومی و خمش نوارها می­شود . این خمیدگی نوارها انتقال بار بیشتر را متوقف می­کند . این بارهای مثبت n_c  عمدتاً ناشی از بارهای سطح لایه پوششی است و باعث خمش اضافی تراز در طول لایه­های پوششی ، آلیاژ و جداکننده  می­شود . هر تغییری در طرف لایه­­ی پوششی باعث تغییر در چگالی سطحی حامل­های گاز حفره­ای دو بعدی کانال ( چاه کوانتومی ) می شود درنتیجه در غیاب بارهای  لایه پوششی لبه نوار ظرفیت در لایه پوششی تخت خواهد بود و بنابراین چگالی حامل­های کانال به بالاترین مقدار خود می­رسد . این فرآیند در ساختار دورآلاییده عادی رخ نمی­دهد و علت آن این است که لایه آلاییده در مجاورت سطح آزاد باعث استتار گاز حفره­ای ازبارهای سطحی می­شود .  در ساختار دورآلاییده عادی یک دوقطبی لایه­ای از بارهای مثبت سطحی و ناخالصی­های یونیده منفی در نزدیکی سطح آزاد لایه آلاییده تشکیل می­شود [36]   

3-4-3 دریچه­دار کردن ساختار دور آلاییده :

همانطور که دیدیم می­توانیم با تابش نور بر ساختار دورآلاییده و یا افزایش ضخامت لایه پوششی بارهای لایه پوششی را کاهش و چگالی حفره­ای را افزایش دهیم اما این روش­ها غیر قابل بازگشت هستند . ما به دنبال روشی هستیم که بتوانیم چگالی حفره­ها را کنترل کنیم یعنی روشی که قابل بازگشت باشد . برای رسیدن به چنین هدفی از روش دریچه­دار کردن ساختار استفاده می­شود . در ساختارهای دور آلاییده دریچه­دار می­توان بدون تغییر پارامترهای هندسی ساختار و یا تابش نور چگالی سطحی حفره­ها را کنترل کرد . درنتیجه دریچه­دار کردن این ساختارها این امکان را به وجود می­آورد که بتوانیم چگالی حفره­ای را به طور منظم و قابل کنترل در یک ساختار تغییر دهیم. 

3-5 ساختارهای دورآلاییده معکوس p-Si/SiGe/Si با دریچه بالا :

ویژگی­های الکتریکی در دمای پایین گاز حفره­ای دوبعدی در ساختارهای دور آلاییده معکوس Si/SiGe/Si در چگالی­های متفاوت با استفاده از یک دریچه فلز نیمه­رسانا که روی این ساختارها رونشانی می­شود بررسی می­گردند . گاز حفره­ای دوبعدی در فصل مشترک معکوس چاه کوانتومی Si/SiGe/Si  از یک لایه آلاییده با بور که در زیر آلیاژ رشد داده می­شود تامین می­شود . با افزایش چگالی سطحی گاز حفره­ای دوبعدی تابع موج حفره­ای این ساختارها گسترده شده و از فصل مشترک معکوس دور می-شود . دریچه­دار کردن این ساختارها ما را قادر به تغییر چگالی سطحی حفره به طور سازمان یافته در یک قطعه منفرد می­سازد [21].

چنین ساختارهایی با استفاده از روش رونشستی پرتو مولکولی به روش زیر رونشانی می­شوند :

در ابتدا بر روی زمینه Si (100) با آلاییدگی پایین nm 200  Si میانگیر و پس از آن nm 30 Si آلاییده با برون سپس nm 20-10 Si جداگر و پس از آن nm 20-17 آلیاژ Si_0.8Ge_0.2  و در نهایت یک لایه پوششی Si با ضخامت nm 400-150 رشد داده می­شود [21]. پس از  مرحله رشد ابتدا با رونشانی قرص­های نازک آلومینیمی به ضخامت um 1 در سطح ساختار و پخت تا دمای c 500 (به مدت یک ساعت) اتم­های آلومینیم تا عمق nm 400 نفوذ و اتصال الکتریکی با گاز حفره­ای را برقرار می­کنند . سپس عملیات دریچه­سازی با رونشانی لایه­های Ti و Al و تعریف کانال مربوط به طریق زدایش شیمیایی صورت می­گیرد . از آنجا که ترابرد الکتریکی و مغناطیسی گاز حفره­ای به چگالی سطحی آن بستگی دارد با اعمال ولتاژ به دریچه نسبت به کانال و تغییر آن، این خواص تغییر می­کنند و از این ساختارها می توان به آسانی در مطالعه نظام­مند پدیده­های فیزیکی مورد نظر استفاده کرد . شکل (3-5) سطح مقطع و نمای نوار ظرفیت چنین ساختاری را نشان می­دهد . و همچنین شکل (3-6) نشان می­دهد که چگونه رسانایی گاز حفره­ای دوبعدی با ولتاژ اعمال شده به دریچه (V_g) تغییر می­کند در اینجا چشمه و چاهک اتصالات دو انتهای کانال هستند [34] .

فهرست مطالب

فصل اول : ساختارهای دورآلاییده..................................................................... 1

مقدمه .................................................................................................................................................... 2

1-1 نیمه رسانا.................................................................................................................................. 3

1-2 نیمه رسانا با گذار مستقیم و غیر مستقیم....................................................................... 4

1-3 جرم موثر................................................................................................................................... 4

1-4 نیمه رسانای ذاتی.................................................................................................................... 6

1-5 نیمه رسانای غیر ذاتی و آلایش.......................................................................................... 7

1-6 نیمه رساناهای Si و Ge ..................................................................................................... 10

1-7 رشد بلور ..................................................................................................................................... 13

1-7-1 رشد حجمی بلور.................................................................................................................. 15

1-7-2 رشد رونشستی مواد............................................................................................................ 15

1-7-3 رونشستی فاز مایع ............................................................................................................. 16

1-7-4 رونشستی فاز بخار............................................................................................................... 18

1-7-5 رونشستی پرتو مولکولی .................................................................................................... 19

1-8 ساختارهای ناهمگون................................................................................................................ 20

 1-9 توزیع حالت‌های انرژی الکترون‌ها در چاه کوانتومی.................................................... 21

1-10 انواع آلایش.............................................................................................................................. 23

1-10-1 آلایش کپه­ای..................................................................................................................... 24

1-10-2 آلایش مدوله شده (دورآلاییدگی)............................................................................... 24

1-10-3 گاز الکترونی دوبعدی ..................................................................................................... 25

1-10-4 گاز حفره­ای دوبعدی........................................................................................................ 26

1- 11 ویژگی و انواع ساختارهای دور آلاییده ......................................................................... 27

1-11-1 انواع ساختارهای دورآلاییده به­­لحاظ ترتیب رشد لایه­ها ..................................... 27

1-11-2 انواع ساختار دور آلاییده به لحاظ نوع آلاییدگی ( n یا p )............................... 28

1-11-3 انواع ساختار دور آلاییده دریچه­دار.............................................................................. 29

1-12 کاربرد ساختارهای دور آلاییده.......................................................................................... 33

1-12-1 JFET................................................................................................................................ 33 

1-12-2 MESFET .................................................................................................................... 34

1-12-3 MESFET پیوندگاه ناهمگون ................................................................................. 35

فصل دوم : اتصال فلز نیمه رسانا (سد شاتکی)................................................................... 38

مقدمه ..................................................................................................................................................... 39 

2-1 شرط ایده آل و حالتهای سطحی ...................................................................................... 41

2-2 لایه تهی ................................................................................................................................... 44

2-3 اثر شاتکی ................................................................................................................................. 47

2-4 مشخصه ارتفاع سد.................................................................................................................. 51

2-4-1 تعریف عمومی و کلی از ارتفاع سد............................................................................. 51

2-4-2 اندازه گیری ارتفاع سد.................................................................................................... 57

2-4-3 اندازه گیری جریان – ولتاژ............................................................................................ 57

2-4-4 اندازه گیری انرژی فعال سازی...................................................................................... 60 

2-4-5 اندازه گیری ولتاژ- ظرفیت............................................................................................ 60

2-4-6 تنظیم ارتفاع سد ............................................................................................................ 62

2-4-7 کاهش سد ......................................................................................................................... 62

2-4-8 افزایش سد......................................................................................................................... 63

2-5 اتصالات یکسوساز . ................................................................................................................ 64

2-6 سدهای شاتکی نمونه  .......................................................................................................... 64

فصل سوم : انتقال بار در ساختارهای دورآلاییده............................................... 66

مقدمه...................................................................................................................................................... 67

 3-1 ساختار دور آلاییده معکوس p-Si/Si_1-XGe_X/Si .................................................... 68

3-2 ساختار نوار ظرفیت ساختار دور آلاییده معکوسp-Si/SiGe/Si.......................... 69

3-3 محاسبه انتقال بار در ساختارهای دور آلاییده................................................................... 71 

3-3-1 آلایش مدوله شده ایده­آل................................................................................................. 71

3-3-2 محاسبات خود سازگار چگالی سطحی حاملها ............................................................ 74

3-3-3 اثر بارهای سطحی بر چگالی گاز حفره­ای ................................................................... 74

3-4 روشهای کنترل چگالی سطحی حاملها .............................................................................. 76

3-4-1 تاثیر تابش نور بر چگالی سطحی حاملها ..................................................................... 77

3-4-2 تاثیر ضخامت لایه پوششی بر چگالی سطحی حاملها................................................ 78

3-4-3 دریچه دار کردن ساختار دور آلاییده ............................................................................ 79

3-5 ساختارهای دورآلاییده معکوس p-Si/SiGe/Si با دریچه بالا ................................ 79

3-6 انتقال بار در ساختارهای دورآلاییده معکوس با دریچه بالا............................................ 82

3-7 تاثیر بایاسهای مختلف بر روی چگالی سطحی ­حفره­ها ................................................. 83

3-8 ملاحظات تابع موج................................................................................................................... 86

3-9 وابستگی Z_av به چگالی سطحی حاملها در ساختارهای بی دریچه............................. 87

3-10 وابستگی Z_av به چگالی سطحی حاملها در ساختارهای دریچه­دار........................... 87

فصل چهارم : نتایج محاسبات  .................................................................................................. 89

مقدمه...................................................................................................................................................... 90

4-1 محاسبات نظری ساختارهای دورآلاییده بی دریچه Si/SiGe/Si ........................... 91

4-1-1 محاسبات نظری n_s برحسب L_s .................................................................................... 91

4-1-2 محاسبات نظری n_s برحسب N_A  ................................................................................ 96

4-1-3 محاسبات نظری n_s برحسب n_c .................................................................................... 99

4-1-4 محاسبات نظری کلیه انرژیهای دخیل برحسب L_s .................................................. 100

4-2 محاسبات نظری ساختارهای دورآلاییده دریچه­دار Si/SiGe/Si ............................. 100

4-2-1 محاسبات نظری n_s برحسب v_g .................................................................................... 100

4-2-2 بررسی نمونه ها با n_sur متغیر و تابعی خطی از v_g با شیب مثبت .................... 107

4-2-3 بررسی نمونه ها با n_sur متغیر و  تابعی خطی از v_g با شیب منفی..................... 114

فصل پنجم : نتایج............................................................................................................................ 124

5-1مقایسه سد شاتکی با ساختار دورآلاییده دریچه دار p-Si/SiGe/Si ...................... 125

5-2 بررسی نمودارهای مربوط به چهار نمونه ........................................................................... 125

پیوست ................................................................................................................................................... 129

چکیده انگلیسی (Abstract) ...................................................................................................... 139

منابع........................................................................................................................................................ 141

دانلود تحقیق درباره شغل مدیر وب سایت / وبمستر

تحقیق درباره شغل مدیر وب سایت / وبمستر این محصول در قالب فایل word و در 9 صفحه تهیه و تنظیم شده است

دسته بندی	کسب و کار
فرمت فایل	docx
حجم فایل	45 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	9

تحقیق درباره شغل مدیر وب سایت / وبمستر

فهرست مطالب

مهمترین وظایف مدیر سایت (وبمستر). 5

دانش و مهارت مورد نیاز. 7

تحصیلات لازم و نحوه ورود به شغل مدیریت وب سایت.. 7

فرصت های شغلی و بازار کار مدیر وب سایت.. 8

درآمد و حقوق مدیر وب سایت.. 8

شخصیت های مناسب این شغل.. 9

دانلود تحقیق درباره شغل مهندس سخت افزار

تحقیق درباره شغل مهندس سخت افزار این محصول در قالب فایل word و در 10 صفحه تهیه و تنظیم شده است

دسته بندی	کسب و کار
فرمت فایل	docx
حجم فایل	45 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	10

تحقیق درباره شغل مهندس سخت افزار

فهرست مطالب

وظایف مهندس سخت افزار کامپیوتر. 4

مهارت و توانمندی های مورد نیاز مهندسی سخت افزار کامپیوتر. 5

تحصیلات لازم برای ورود به شغل مهندسی سخت افزار. 6

آینده شغلی، بازارکار و فرصت های استخدامی مهندس سخت افزار. 6

درآمد و حقوق مهندس سخت افزار. 7

شخصیت های مناسب شغل مهندسی سخت افزار کامپیوتر. 9

دانلود تحقیق درباره شغل آتش نشان

تحقیق درباره شغل آتش نشان این محصول در قالب فایل word و در 10 صفحه تهیه و تنظیم شده است

دسته بندی	کسب و کار
فرمت فایل	docx
حجم فایل	46 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	10

تحقیق درباره شغل آتش نشان

فهرست مطالب

وظایف آتش نشان.. 5

مهارت و دانش مورد نیاز. 6

نحوه ورود به شغل آتش نشانی.. 7

فرصت شغلی و بازارکار آتش نشان.. 8

میزان درآمد آتش نشان.. 9

شخصیت های مناسب این شغل.. 9