Detail předmětu

Modelování a simulace v mikroelektronice

FEKT-MPC-MSIAk. rok: 2024/2025

Předmět je zaměřen na problematiku počítačového modelování a analýzy elektronických obvodů a mikroelektronických struktur. V rámci předmětu je student seznámen s obecnými principy, možnostmi a omezeními počítačové analýzy elektronických obvodů, významem a použitím jednotlivých typů analýz. Praktické zkušenosti s využitím počítačového modelování a simulací získají studenti při vypracování individuálních projektů zaměřených na vytvoření vlastního modelu elektronické součástky, simulací základních parametrů a chování této součástky a prezentaci získaných výsledků.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Vstupní znalosti

Student, který si zapíše tento předmět, by měl být schopen vysvětlit základní fyzikální a elektrotechnické principy; odvodit a analyzovat chování analogových elektronických součástek. Je vhodné absolvování předmětu BMPS a jsou předpokládány znalosti základů počítačových simulací.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

až 40 bodů za práci v semestu
až 60 bodů za zkoušku

Učební cíle

Cílem předmětu je navázat na základní znalosti z oblasti návrhu analogových obvodů, polovodičových prvků a mikroelektronických struktur a poskytnout studentům základní orientaci v problematice počítačové analýzy a modelování elektronických a mikroelektronických prvků a obvodů.
Absolvent předmětu je schopen:
- obsluhovat nástroj pro počítačovou analýzu a simulaci elektronických obvodů,
- zvolit vhodný typ počítačové simulace a nastavit její parametry v závislosti na požadovaném výstupu,
- provádět počítačovou simulaci elektronických obvodů,
- analyzovat a odstranit případné chyby bránící korektní počítačové simulaci
- získávat, analyzovat a verifikovat výsledky simulací,
- vytvářet modely elektronických analogových prvků.

Základní literatura

Biolek, D. Řešíme elektronické obvody aneb kniha o jejich analýze. BEN, technická literatura, 2004. ISBN 80-7300-125-X. (CS)
MASSOBRIO, Giuseppe a Paolo ANTOGNETTI. Semiconductor device modeling with SPICE. 2nd ed. New York: McGraw-Hill, c1993. ISBN 0070024693. (CS)

Doporučená literatura

Vladimirescu, A. The SPICE Book. John Wiley & Sons, Inc., 1994. ISBN 0-471-60926-9. (EN)

Elearning

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPC-MEL magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Úvod do problematiky počítačového modelování a simulací elektronických obvodů a mikroelektronických struktur.
2. Základní postupy a příkazy
3. Zdroje signálů, "AKO" příkazy
4. Stejnosměrné analýzy, teplotní analýza
5. Střídavé analýzy, základní kmitočtové a šumové analýzy
6. Analýza Monte Carlo, Worst-case, Fourierova analýza
7. SPICE modely pasivních součástek (RLC)
8. SPICE model diody
9. SPICE modely bipolárního tranzistoru: Ebers-Moll, Gummel-Poon, VBIC
10. SPICE modely MOSFET: LEVEL1-3, BSIM1-3
11. SPICE EKV MOSFET model

 

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Úvodní hodina, seznámení s LTspice
Základní postupy a příkazy, nastavení simulátoru
Zdroje signálů, "AKO" příkazy, stejnosměrné analýzy, teplotní analýza
Střídavé analýzy, základní kmitočtové a šumové analýzy
Analýza Monte Carlo, Worst-case, Fourierova analýza
Základní modelování pasivních součástek (RLC), parametry, extrakce, modelování
Základní modelování diody, parametry, extrakce, modelování
Základní modelování bipolárního tranzistoru: Ebers-Moll, Gummel-Poon, parametry, extrakce, modelování
Základní modelování MOSFET: parametry, extrakce
Praktický test

 

Elearning