طراحي توليدكننده عدد تصادفي بر مبناي ديود نوري شكست بهمني در فنّاوري زير 100 نانومتر CMOS

كارشناسي ارشد

در اين پايان‌نامه ابتدا يك ديود شكست بهمني تك فوتون در فناوري90 نانومتر CMOS استاندارد طراحي و شبيه‌سازي شد و برخي مشخصات اين ديود ازجمله:مشخصه ولتاژ-جريان،ضريب پرشدگي ،احتمال آشكارسازي فوتون و نرخ شمارش در تاريكي شبيه‌سازي‌شده و نتايج شبيه‌سازي گزارش‌شده است. براي محاسبه اين مقادير نياز به محاسبه احتمال رخداد شكست بهمني در ناحيه تخليه ديود است، كه در اين پايان‌نامه به دليل استفاده از فناوري90 نانومتر CMOS، عرض ناحيه تخليه بسيار كوچك است ونمي توان از مدل ميدان محلي براي محاسبه احتمال شكست بهمني، استفاده كرد.بنابراين از مدل غير محلي احتمال شكست بهمني استفاده‌شده است. نرخ شمارش در تاريكي در ديودهاي شكست بهمني تك فوتون، تصادفي است و توزيع پواسون دارد. متوسط نرخ شمارش در تاريكي ديود شكست بهمني تك فوتون طراحي‌شده در اين پايان‌نامه  رخداد بر ثانيه است. با توجه به اينكه متوسط نرخ شمارش در تاريكي اين ديود زياد است مي‌توان بدون تاباندن نور به ديود شكست بهمني مذكور، از خروجي آن نمونه‌برداري كرد و پالس‌هاي ناشي از نويز حالت تاريكي را به بيت‌هاي تصادفي ترجمه كرد. در توليدكننده عدد تصادفي ديگري كه در اين پايان‌نامه طراحي‌شده، از خاصيت تصادفي بودن تعداد فوتون‌هايي كه در يك بازه زماني مشخص توسط يك ديود شكست بهمني آشكار مي‌شود،استفاده‌شده است.در اين سيستم براي آشكارسازي فوتون از سه ديود شكست بهمني در فناوري 180 نانومتر به‌طور هم‌زمان در يك پيكسل استفاده‌شده است. نرخ توليد بيت در اين سيستم 80 مگابيت بر ثانيه توان مصرفي به ازاي توليد هر بيت 16 پيكو ژول است. جهت اطمينان از تصادفي بودن اعداد حاصل، مجموعه آزمون‌هاي طراحي‌شده توسط موسسه ملي فناوري و استانداردهاي ايالات‌متحده بر روي  گيگا بيت داده حاصل از شبيه‌سازي اعمال‌شده و نتايج آزمون‌ها گزارش‌شده است.

192210

دانشگاه علم و صنعت ايران

افزاره هاي ميكرو و نانوالكترونيك

دكتر محمدعظيم كرمي