Reconstruction of the depletion layer in MOSFET by genetic algorithms

Abstract

У цiй роботi розглядається напiвпровiдниковий пристрiй на основi МПД-структури. Густину носiїв заряду в МПД-структурi змодельовано рiвнянням дрейфової дифузiї. Для того, щоб отримати просте рiвняння Лапласа або Пуассона, використано формули густини заряду за умов рiвноваги. Означено функцiонал витрат для формулювання задачi оптимiзацiї форми. Доведено iснування оптимального розв’язку. Для розв’язання задачi оптимiзацiї розроблено числовий пiдхiд на основi методу скiнченних елементiв у поєднаннi з генетичним алгоритмом. Для пiдтвердження обґрунтованостi запропонованого пiдходу наведено декiлька чисельних прикладiвIn this work, the MOSFET device is considered. The carrier densities in the MOSFET are modeled by the drift-diffusion equation. We manipulate the formulas of the charge density at the equilibrium in order to derive a simple Poisson’s or Laplace’s equation. To formulate a shape optimization problem, we have defined a cost functional. The existence of an optimal solution is proved. To solve the involved optimization problem, we have designed a numerical approach based on the finite element method combined with the genetic algorithm. Several numerical examples are established to prove the validity of the proposed approach.