الکترونیکا پروژه های الکترونیک و مکانیک

ماسفت یا ترانزیستور اثرمیدانی نیمه‌رسانا-اکسید-فلز ( metal–oxide–semiconductor field-effect transistor ٫ MOSFET ) معروف‌ترین ترانزیستور اثرمیدان در مدارهای آنالوگ و دیجیتال است.این گونه از ترانزیستور اثرمیدان نخستین بار در سال ۱۹۲۵ میلادی معرفی شد. در آن هنگام، ساخت و به کارگیری این ترانزیستورها، به سبب نبود علم و ابزار و امکان، با دشواری همراه بود و از همین روی، برای پنج دهه فراموش شدند و از میدانِ پیش‌رفت‌های الکترونیک بر کنار ماندند. در آغازِ دههٔ ۱۹۷۰م، بارِ دیگر نگاه‌ها به MOSFETها افتاد و برای ساختنِ مدارهای مجتمع به کار گرفته شدند. در ترانزیستور اثرِ میدان ( FET ) چنان که از نام اش پیدا است، پایهٔ کنترلی، جریانی مصرف نمی‌کند و تنها با اعمال ولتاژ و ایجاد میدان درون نیمه رسانا، جریان عبوری از FET کنترل می‌شود. از همین روی ورودی این مدار هیچ اثر بارگذاری بر روی طبقات تقویت قبلی نمی‌گذارد و امپدانس بسیار بالایی دارد.عمده تفاوت ماسفت با ترانزیستور JFET در این است که گیت ترانزیستورهای ماسفت توسط لایه‌ای از اکسید سیلیسیم (SiO2) از کانال مجزاشده است. به این دلیل به ماسفتها فِت با گیت مجزا ( IGFET ، Insulated Gate FET) نیز گفته میشود. مدارهای مجتمع بر پایهٔ فناوری ترانزیستورهای اثرِ میدانِ MOS، را می‌توان بسیار ریزتر و ساده‌تر از مدارهای مجتمع بر پایهٔ ترانزیستورهای دوقطبی ساخت؛ بی آن که (حتی در مدارها و تابع‌های پیچیده و مقیاس‌های بزرگ ) نیازی به مقاومت، دیود، یا دیگر قطعه‌های الکترونیکی داشته باشند. همین ویژگی، تولیدِ انبوهِ آن‌ها را آسان می‌کند، چندان که هم اکنون بیش‌تر از ۸۵ درصدِ مدارهای مجتمع، بر پایهٔ فناوریِ MOS طراحی و ساخته می‌شوند. ترانزیستورهای MOS، بسته به کانالی که در آن‌ها شکل می‌گیرد، NMOS یا PMOS نامیده می‌شوند. در آغازِ کار، PMOS ترانزیستورِ پرکاربردتر در فناوری MOS بود. اما از آن جا که ساختنِ NMOS آسان‌تر است و مساحتِ کم‌تری هم می‌گیرد، از PMOS پیشی گرفت. بر خلافِ ترانزیستورهای دوقطبی، در ترانزیستورهای MOSFET، جریان، نتیجهٔ شارشِ تنها یک حامل ( الکترون یا حفره) در میانِ پیوندها است و از این رو، این ترانزیستورها را تک‌قطبی هم می‌نامند.

نرم افزار HSPICE یک استاندارد طلایی صنعتی برای شبیه سازی دقیق با ارائه الگوریتم های مختلف آنالیز می باشد . HSpice کاربرد گسترده ای در سیگنال های RF ، طراحی IC و مدارهای مجتمع ، سلول های حافظه ، تراشه ها و طراحی بردهای الکترونیکی و . . . دارد . امروزه شبیه ساز HSpice یکی از محبوب ترین و قابل اعتماد ترین ابزارهای انالیز و شبیه سازی مدارات الکترونیکی بوده بطوری که در اکثر کنفرانس ها و سمینار های معتبر جهت بررسی و شبیه سازی مدارهای الکترونیکی از HSpice استفاده می شود . یکی از ابزارهای که به همراه نرم افزار HSpice مورد استفاده قرار میگیرد نرم افزار CosmosSope می باشد . همانطور که از نام این ابزار بر می آید CosmosSope نوعی نمایشگر برای مشاهده نتایج خروجی شبیه سازی یک مدار است . از ویژگی های مهم این ابزار نیز می توان به امکان اتصال به نرم افزار قدرتمند MATLAB نام برد که امکان انواع آنالیزهای ممکن را برای بررسی نتایج شبیه سازی را فراهم می سازد . 

HSpiceبرنامه اي براي شبيه سازي مدارهاي الكتريكي مي باشد در این نرم افزار بر خلاف نرم افزار های شبیه ساز دیگر شما باید با نحوه ی نوشتن(file Netlist) آشنا باشید که در این مقالات آموزش داده شده است.از جمله قابلیتهای HSpice :

1- تجزیه و تحلیل dc
2- تجزیه و تحلیل گذرا
3- تجزیه و تحلیل نویز
4- تجزیه و تحلیل ac
5- تجزیه و تحلیل فوریه

در حوزه شبیه سازی مدارهای الکتریکی، نرم افزار های بسیاری معرفی و به کارگرفته شده اند از این میان یکی از قوی ترین و پرکاربرد ترین نرم افزارها HSPICE است (این نرم افزار بیشتر توسط دانشجویان کارشناسی ارشد مورد استفاده قرار می گیرد). این برنامه که شامل کلیه قطعات چون مقاومت و خازن و سلف (با تزویج و بدون تزویج) و دیود و ترانزیستورهای JFET,MOSFET,BJT و بسیاری دیگرازقطعات حتی در حوزه فرکانس های بالاست قابلیت های زیادی برای تحلیل های پیچیده و با دقت بالا را دارد. بسیاری از تحلیل های DCوAC تحلیل نویز وtransient همچنین شبیه سازیها و بررسی شکل موج های خروجی حتی ترکیب شکل موج های خروجی یک مدارتوسط این نرم افزار به سادگی قابل انجام است اما توصیه من به شما این است که قبل از کار با این نرم افزار ابتدا تحلیل مدارات خود را در فضای برنامه هایی چون PSPICE و یا PROTEUS انجام دهید زیرا این برنامه ها دارای محیط های شماتیک اند و شما را با فضای واقعی کار با مدارات در محیط آزمایشگاه آشنا می کنند اما در HSPICE با پارامترهای کد شده هر یک از المانها کار می کنید وداشتن زمینه فکری مناسب شما را در تحلیل مدارهایتان در این فضا یاری می کند. بررسی اثر تغييرات اجزاء مدار و محاسبه حساسيت رفتار مدار نسبت به آن (شامل مقاومت ها، سلفها،خازن ها، ديودها و ترانزيستورها و ... )، در نظر گرفتن آثار غير خطی المانها در رفتار مدار بهينه كردن مدار با توجه به موارد فوق بررسی رفتار مدار از نظر نويز و اعوجاج ها و همچنين از نظر تجزيه و تحليل در حوزه فركانس و بدست آوردن طيف فركانسی بر مبناي تجزيه و تحليل فوريه از جمله مواردی است که می توان به کمک نرم افزار Hspice انجام داد بدون اينكه نياز به استفاده از دستگاه هاي گران قیمتی مانند Spectrum Analyzer و يا Noise Figure Meter داشته باشيم.پیش از این برخی مطالب آموزشی را در سابت قرار داده بودم که میتوانید از اینجا زیر دانلود کنید ولی از آنجایی که لازم است برخی مطالب به طور سریع آموزش داده شود در اینجا به طور سریع مطالب لازم را ببرسی میکنیم و شما با خواندن این مطلب hspice را یاد میگیرید.