طراحی و مدل سازی مبدل های آنالوگ به دیجیتال سازگار با دمای اتاق به کمک نانوترانزیستورهای تک الکترونی با جزیره کوانتوم نقطه ای نیمه هادی

در این مقاله، جزئیات طراحی و مدل سازی یک مبدل آنالوگ به دیجیتال سازگار با دمای اتاق با استفاده از نانوترانزیستورهای تک الکترونی با جزیره کوانتوم نقطه ای سیلیکونی ارائه شده است. در مقایسه با نانو ترانزیستورهای تک الکترونی با جزیره فلزی، استفاده از جزایر سیلیکونی در حد چند نانومتر سبب می شود که ترانزیستور عملکرد مطلوبی دردمای اتاق داشته باشد و نظام انسداد و نوسان کولنی آن پایدار گردد. نانو ترانزیستورهای با جزیره سیلیکونی همچنین هم خوانی بیشتری با فرآیند ساخت cmos دارند و می توان آن دو را به صورت ترکیبی و بر روی یک بستر مشترک پیاده سازی کرد. مبدل آنالوگ به دیجیتال این مقاله ، از نوسان های کولنی پایدار مشخصه جریان ولتاژ ترانزیستورهای تک الکترونی سیلیکونی در دمای اتاق بهر ه برداری می کند. نمونه سه بیتی شبیه سازی شده از آن با فرکانس نمونه برداری 5 gs/s، از آرایش مقسم خازنی و سه زوج ترانزیستور تک الکترونی در آرایش مکمل استفاده می کند. شبیه سازی آن با استفاده از شبیه ساز مونتکارلوی سایمون انجام گرفته است و نتایج بدست آمده حکایت از عملکرد پایدار ایستا و پویا در دمای اتاق دارد.

Design and Modeling of Room-Temperature Analog-to-Digital Converters based on Nano-scale Semiconductor Quantum-dot Single Electron Transistors

In this article, the design and modeling details of roomtemperature analogtodigital converter (ADC) based on silicon quantumdot (QD) singleelectron transistors (SETs) is presented. In contrast to the conventional metal quantum dots, the use of silicon QDs in the scales of few nanometers enhances the device operation and makes stable the Coulomb blockade and Coulomb oscillation regimes at room temperature. Nanoscale silicon QDbased SETs are also compatible with CMOS fabrication steps and can be integrated along with CMOS circuits on a same substrate. The proposed ADC in this article benefits from stable Coulomb oscillations of silicon QDbased SETs at room temperature. A 3bit 5GS/s prototype of this ADC contains three complementary SET pairs and four capacitors in the form of capacitor divider. Simulation results based on MonteCarlo SIMON simulator demonstrates reliable static and dynamic performance at room temperature.