Finfet transistörlerde intermodülasyon distorsiyon analizi
Intermodulation distortion analysis in finfet transistors
- Tez No: 987417
- Danışmanlar: DOÇ. DR. LEVENT GÖKREM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, nano boyutlu yarı iletken teknolojisinin önemli bir bileşeni olan FinFET (Fin Field Effect Transistor) transistörlerde intermodülasyon distorsiyonu incelenmiştir. İntermodülasyon distorsiyonu, özellikle analog ve RF (radyo frekansı) uygulamalarda, sistem doğrusal olmaktan çıktığında ortaya çıkan ve girişte bulunmayan istenmeyen frekans bileşenlerinin oluşmasına neden olan bir bozulma türüdür. Bu bozulma, sinyal bütünlüğünü düşürerek sistem performansını ciddi şekilde etkileyebilir. Çalışmada, FinFET'in küçük sinyal eşdeğer devresi modellenmiş ve bu model üzerinden ikinci ve üçüncü dereceden intermodülasyon ürünleri analiz edilmiştir. Elde edilen model, çeşitli parametreler (gm, Cgs, Rds vb.) üzerinden doğrusal olmayan davranışları temsil edecek şekilde detaylandırılmıştır. Sistemin teorik analizinde Maple 2018 yazılımı kullanılarak Volterra serilerinin sembolik türevleri çıkarılmış, birinci (H₁), ikinci (H₂) ve üçüncü derece (H₃) transfer fonksiyonları analitik olarak elde edilmiştir. Maple'ın sembolik hesaplama kabiliyeti sayesinde, FinFET'in doğrusal olmayan davranışını belirleyen gm1, gm2, gm3, Cgs2, Cgs3 gibi yüksek mertebe türevleri içeren çekirdekler açık formda ifade edilmiş, böylece intermodülasyon distorsiyonunun temel kaynakları matematiksel olarak ortaya konmuştur. Bu sonuçlar, hem teorik modelin doğrulanması hem de cihazın nonlineer karakteristiklerinin açıklanması için temel bir referans oluşturmuştur. Elde edilen bulgular, FinFET'lerde intermodülasyon distorsiyonunun özellikle yüksek frekanslarda belirgin hale geldiğini ve tasarım sırasında bu etkilerin göz önünde bulundurulması gerektiğini göstermektedir.Bu tez, FinFET teknolojisinin RF ve analog devrelerde kullanımına yönelik tasarım kriterlerinin geliştirilmesine katkı sağlamayı amaçlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates intermodulation distortion (IMD) in FinFET (Fin Field Effect Transistor) devices, which are fundamental components of modern nanoscale semiconductor technology. IMD arises when multiple frequency components interact within a nonlinear system, generating unwanted spectral products that degrade signal integrity in analog and RF applications. Such distortion can significantly limit the performance of high-frequency electronic systems. A detailed small-signal equivalent circuit model of the FinFET was developed to examine second- and third-order intermodulation mechanisms. The model includes intrinsic device parameters such as transconductance (gm), parasitic capacitances (Cgs, Cgd), and channel resistance (Rds), enabling accurate representation of nonlinear device behavior. To analytically characterize these nonlinearities, the Volterra series expansion method was applied. Using Maple 2018, first-, second-, and third-order transfer functions (H₁, H₂, H₃) were derived symbolically, allowing explicit extraction of higher-order nonlinear kernels including gm1, gm2, gm3, Cgs2, and Cgs3. These expressions establish a rigorous mathematical basis for identifying the dominant contributors to IMD in FinFET devices. Simulation studies conducted in Multisim and MATLAB/Simulink were used to validate the analytical findings over various frequency and amplitude levels. The results show that IMD becomes increasingly significant at higher frequencies, emphasizing the need to account for nonlinear distortion effects in the design of FinFET-based analog and RF circuits. Overall, this thesis advances the understanding of nonlinear behavior in FinFETs and provides modeling insights that support the optimization of next-generation high-frequency circuit designs.
Benzer Tezler
- Finfet transistörlerde güç, kazanç ve kararlılık analizi
Power, gain and stability analysis of finfet transistors
MELİKE İMRE
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTokat Gaziosmanpaşa ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT GÖKREM
- Enhancing FinFET Transistor Performance Using Permittivity Graded Dielectric Materials
FinFET Transistör Performansının Kademeli Dielektrik Geçirgenliğe Sahip Malzemeler ile Geliştirilmesi
ALPER ÜLKÜ
Doktora
İngilizce
2025
Metalurji MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET YAVUZ ORAL
- Yüksek güç elektroniği uygulamaları için GaN tabanlı FinFET yapısının optimizasyonu
Optimization of GaN-based FinFET structure for high power electronics applications
DOĞAN YILMAZ
Doktora
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
- Düşük güç tüketimli analog devre tasarımı
Low power analog circuit design
ELİF DEMİRCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Medeniyet ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SİNEM KELEŞ
- FinFET kanal uzunluk ve genişlik parametrelerinin yapay sinir ağları ile belirlenmesi
Determination of finFET channel length and width parameters by artificial neural networks
MÜCAHİT OSMAN KAĞNICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Medeniyet ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SİNEM KELEŞ