Grafen tabanlı analog devre tasarımı
Graphene based analog circuit design
- Tez No: 406571
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BURCU ERKMEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 85
Özet
Bu tezde grafen tabanlı alan etkili tranzistörler uygulama düzeyinde incelenmiştir. Grafen malzemesi 2004 yılında sentezlenmesinden bu yana geniş çapta çalışılmaktadır. Günümüzdeki silisyum tabanlı elektronik teknolojisi gün geçtikçe daha da küçülerek alt sınırına yaklaşmaktadır ve silisyum küçük ölçeklerde kararlılığını yitirmektedir. Grafen gelecekte bu problemin aşılması için oldukça umut veren bir malzemedir. Bu yüzden grafen tabanlı tranzistörlerin modellenmesi ve karakteristik özelliklerinin ortaya konulması gerekmektedir. Grafenin silisyumdan yaklaşık altı kat daha yüksek bir satürasyon hızı ve yüksek taşıyıcı mobilitesi gibi göze çarpan, çok önemli özellikleri vardır. Grafen alan etkili tranzistörler (GFET) geçtiğimiz son yıllar içerisinde çok iyi RF performası göstermiş ve böylelikle elektronik cihazlar ve devreler üzerine çalışan araştırmacıların odak noktası haline gelmiştir. Aynı anda GFET'lerin elektriksel özelliklerini kestirebilen analitik modeller de hızla gelişmektedir. Daha basitleştirilmiş modeller hesaplamaları kolaylaştırarak devre tasarıma olumlu katkı yapmaktadırlar. Literatürde üst geçitli (top-gated) GFET ile yüksek transkondüktans ve akım satürasyonu başarıldığı ve bu tranzistörün analog uygulamalar için elverişli olduğu sonucuna yer verilmiştir. Bu noktadan yola çıkarak bu tezde GFET'ler ile analog devrelerin simülasyonları yapılmış ve sonuçları irdelenmiştir. İlk olarak grafen alan etkili tranzistör için Spice'de çalışabilecek bir model anlatılmıştır. Hem elektron hem de hol iletimi için mevcut formüllerden yola çıkılarak grafen alan etkili tranzistörün üç çalışma bölgesi ve bu bölgeleri sınırlayan gerilimler ifade edilmiştir. Grafen tranzistörün matematiksel ifadeleri Verilog-A ile kodlanarak SPICE'de çalışabilir hale getirilmiştir. Daha sonra bu grafen tranzistör modeli SPICE'de simüle edilmiştir. Grafen alan etkili tranzistörlerle yapılmış çeşitli devreler verilmiş ve bunlara ek olarak basit akım aynası ve kaskod akım aynası devreleri simüle edilmiştir. Simülasyonlar sonucunda grafen bir akım aynasının karakteristik özellikleri ve çalışma şekli ortaya konulmuştur ve tartışılmıştır.
Özet (Çeviri)
This thesis presents a model of graphene field effect transistor and its some of applications. Since in 2004, graphene has been widely investigated after its synthesis. In present day silicon based electronics technology is scaling down and has been reaching the ultimate limits day by day, therefore Si loses its stability in smaller scales. In the next future graphene is very promising material to overcome this problem. That's why it is necessary to model graphene based transistors and reveal their characteristic equations. Graphene has outstanding properties such as high carrier mobility and high saturation velocity approximately six times bigger than Si material. Graphene field effect transistors (GFETs) have performed very well in RF during last years and thus have been focused seriously by electronic devices and circuits communities. Meanwhile, analytical models which describe the electrical characteristics of GFETs are evolved quickly. Simplified models make calculations easier and then give positive contribution to circuit design. In literature, high transconductance and current saturation are achieved with a designed top-gated GFET. Starting from this point, analog circuits are simulated with GFETs and the results are analysed. Firstly, a model for graphene field effect transistors is told and it is important to be compatible of the model with SPICE. Mathematical equations for electron and hole conduction available are given in this thesis and with the help of these equations three operating regions of GFETs and boundary voltage conditions, which defines that regions, are expressed. Afterwards GFET model is simulated in SPICE. Some circuits made of graphene transistors and in addition to these circuits simple current mirror and cascode current mirror are simulated. As a result of these simulations it has been shown that graphene based current mirrors can be done and their characteristic properties and operating ways are presented and discussed.
Benzer Tezler
- Spintronic devices for wireless communication,memory, and analog applications
Kablosuz haberleşme, hafıza, ve analog uygulamalar için spintronik aygıtlar
MESUT ATASOYU
Doktora
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL SERDAR ÖZOĞUZ
- Atomic force microscopy experiments on atomically thinmaterials
Atomik incelikteki malzemelerde atomik kuvvet mikroskobu deneyleri
ALİ SHERAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. TALİP SERKAN KASIRGA
- Grafen tabanlı elektrokromik aygıtların in-situ karakterizasyonu
In-situ characterization of graphene based electrochromic devices
PINAR KÖÇ
Doktora
Türkçe
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN TÜZEMEN
DOÇ. DR. COŞKUN KOCABAŞ
- Grafen tabanlı nano yapılarda safsızlık etkileri
Impurity effects on grafen-based nanostructures
DEFNE BAYAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEKİR SITKI KANDEMİR
- Grafen tabanlı nanodolgular ile güçlendirilmiş yeni nesil termoplastik kompozitlerin geliştirilmesi
Development of new generation thermoplastic composites reinforced by graphene based nanofillers
ELÇİN ÇAKAL SARAÇ
Doktora
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL AYDIN
DR. ÖĞR. ÜYESİ BURCU SANER OKAN