Crosslight APSYS 2026 شبیه سازی TCAD ادوات نیمه رسانا

Crosslight APSYS مخفف Advanced Physical Models of Semiconductor Devices و یکی از نرم افزارهای اصلی شرکت Crosslight Software در حوزه شبیه سازی TCAD ادوات نیمه رسانا است. این نرم افزار با استفاده از روش اجزای محدود در دو و سه بعد، رفتار الکتریکی، نوری و حرارتی ادوات نیمه رسانا را مدل می کند و تمرکز ویژه ای بر ساختار نوار انرژی و اثرات کوانتومی دارد. APSYS برای ادوات نیمه رسانای مرکب توسعه یافته، اما مدل سازی ادوات سیلیکونی را نیز پشتیبانی می کند.

APSYS امکان تعریف ساختارهای پیچیده نیمه رسانا و حل همزمان معادلات فیزیکی مرتبط با توزیع پتانسیل، انتقال حامل ها، انتقال انرژی، فرآیندهای حرارتی و پدیده های نوری را فراهم می کند. مدل های هیدرودینامیکی حامل های داغ، تونل زنی کوانتومی، گسیل ترمیونیک، یونش ضربه ای، ترازهای عمیق، حالت های سطح مشترک و محاسبات خودسازگار چاه کوانتومی از جمله مدل های فیزیکی این نرم افزار هستند.

این نرم افزار برای شبیه سازی طیف گسترده ای از ادوات شامل LED و OLED، سلول های خورشیدی، آشکارسازهای نوری، HEMT، HBT، دیود تونل زنی تشدیدی، آشکارسازهای فروسرخ چاه کوانتومی، ترانزیستورهای MOS با اثرات کوانتومی و ادوات قدرت استفاده می شود. APSYS در طراحی و بهینه سازی ساختارهای نیمه رسانا امکان بررسی تاثیر مواد، هندسه، دما، دوپینگ و پارامترهای فیزیکی بر عملکرد نهایی تجهیز را فراهم می کند.

APSYS بخشی از مجموعه ابزارهای TCAD شرکت Crosslight است و در کنار نرم افزارهایی مانند CSUPREM برای شبیه سازی فرآیند ساخت نیمه رسانا، LASTIP و PICS3D برای شبیه سازی ادوات لیزری و نوری قرار دارد. ساختار APSYS شامل هسته شبیه سازی، تولید شبکه دوبعدی و سه بعدی، حل کننده معادلات و ابزارهای پیش پردازش و پس پردازش است و محیط های گرافیکی Crosslight نیز برای ساخت مدل، اجرای شبیه سازی و بررسی نتایج مورد استفاده قرار می گیرند.

قابلیت های نرم افزار Crosslight APSYS

• شبیه سازی TCAD دوبعدی و سه بعدی | 2D and 3D TCAD Simulation
  مدل سازی عددی ادوات نیمه رسانا در هندسه های دوبعدی و سه بعدی با استفاده از روش اجزای محدود.
• تحلیل الکتریکی ادوات | Electrical Device Analysis
  محاسبه رفتار الکتریکی، توزیع پتانسیل، جریان و مشخصه های عملکردی ادوات نیمه رسانا.
• مدل سازی انتقال حامل ها | Carrier Transport Modeling
  تحلیل انتقال الکترون ها و حفره ها با استفاده از مدل های انتقال مناسب برای ساختار و شرایط کاری تجهیز.
• مدل سازی کوانتومی | Quantum Mechanical Modeling
  تحلیل اثرات کوانتومی، تونل زنی، چاه های کوانتومی و ساختارهای دارای محدودشدگی کوانتومی.
• تحلیل ساختار نوار انرژی | Band Structure Engineering
  بررسی ساختار نوار انرژی و اثر آن بر عملکرد الکتریکی و نوری ادوات نیمه رسانا.
• شبیه سازی حرارتی | Thermal Simulation
  محاسبه انتقال حرارت و اثر دما بر عملکرد و مشخصه های ادوات نیمه رسانا.
• مدل سازی اپتیکی | Optical Modeling
  تحلیل برهم کنش نور و ماده و فرآیندهای نوری در ادوات حساس به نور و نورگسیل.
• مدل سازی حامل های داغ | Hot Carrier Modeling
  تحلیل توزیع انرژی حامل های داغ با استفاده از مدل های هیدرودینامیکی و بررسی اثر آنها بر عملکرد تجهیز.
• مدل سازی چاه های کوانتومی | Quantum Well Modeling
  محاسبه خودسازگار ساختارهای چاه کوانتومی و بررسی اثر آنها در ادوات نیمه رسانای پیشرفته.
• مدل سازی مواد و پدیده های پیشرفته | Advanced Material and Physics Modeling
  استفاده از کتابخانه گسترده مواد و مدل های فیزیکی شامل تله های عمیق، حالت های سطح مشترک، یونش ضربه ای و وابستگی دمایی.

مجموعه مثال‌ها و کاربردهای صنعتی Crosslight APSYS

پکیج آموزشی مثال‌های APSYS مجموعه‌ای گسترده و جامع از پروژه‌های شبیه‌سازی را در بر می‌گیرد که از مثال‌های پایه برای یادگیری اصول شبیه‌سازی ادوات نیمه‌رسانا تا مدل‌سازی پیشرفته و کاربردهای صنعتی را پوشش می‌دهد. تنوع این مثال‌ها امکان آشنایی مرحله‌به‌مرحله با مدل‌های الکتریکی، کوانتومی، حرارتی، نوری، تله‌ها، تونل‌زنی و شبیه‌سازی‌های چندفیزیکی را فراهم می‌کند و می‌تواند به‌عنوان یک مرجع عملی برای توسعه و اعتبارسنجی مدل‌های جدید مورد استفاده قرار گیرد.

دسته‌بندی مثال‌ها

۱. ادوات پایه و نیمه‌رساناهای سیلیکونی

• دیودهای PN و Schottky
• MOSFET و JFET
• BJT و NPN
• اثر یونش ضربه‌ای و شکست
• Hot Carrier و مدل‌های Mobility
• شبیه‌سازی‌های Transient و DC
• مثال‌ها: Basic_Silicon\diode، hot_carrier، impact_mos، mini_bjt، thermal_npn

۲. ادوات قدرت و Power Electronics

• IGBT
• LDMOS
• SiC MOSFET
• Superjunction MOSFET
• JBS و Floating Field Ring
• Trench Devices
• تحلیل حرارتی و Breakdown
• مثال‌ها: power_device\IGBT_thmtr، LDMOS، SiC_MOSFET، SuperJunction، Si_JBS

۳. ترانزیستورهای HEMT، MESFET و FETهای پیشرفته

• GaN/AlGaN HEMT
• AlGaN HEMT
• p-GaN E-HEMT
• GaAs HEMT و MESFET
• Metamorphic HEMT
• Nano-HEMT
• Cascode و FETهای ویژه
• مثال‌ها: HEMT_and_FET\GaN_HEMT، EHEMT_pgan، MM_HEMT، MESFET، HEMT_cascode

۴. اثرات تله، Surface States و Current Collapse

• Bulk و Surface Traps
• Trap Emission
• Gate Leakage
• Current Collapse در GaN HEMT
• Deep-level Traps
• Trap-assisted Tunneling
• مثال‌ها: continuous_traps، trap_emission، GaN_current_collapse، HEMT_Gate_Leakage، trap_ass_tunnel

۵. ادوات تونلی و Tunnel Junction

• Tunnel Junction
• Esaki Diode
• Zener Tunneling
• Non-local و Local Tunneling
• Trap-Assisted Tunneling
• Phonon-Assisted Tunneling
• Tunnel Junction در LED و Solar Cell
• مثال‌ها: Esaki_junction، tunnel_junc_model، schottky_tunnel، PAT_in_TFET

۶. ادوات کوانتومی و Quantum Transport

• Quantum Well
• Quantum Wire
• Quantum Dot
• Quantum MOSFET
• Quantum FINFET
• Quantum Confinement
• NEGF و Ballistic Transport
• مثال‌ها: QWIRE_simple، quantum_MOS، NEGF\NEGF_nmos، nanowire_MOSFET_NEGF

۷. LED و Solid-State Lighting

• GaN/InGaN LED
• MQW LED
• UV LED
• Micro-LED
• Quantum-Dot LED
• Tunnel-Junction LED
• LED با EBL و Superlattice
• مثال‌ها: LED\LED_GaN_MQW، LED_GaN_QDOT، UV_LED، uLED، phosphor_LED

۸. لیزر، RCLED و ادوات نوری مجتمع

• Laser Diode
• RCLED
• Photonic Crystal LED
• Resonant Cavity Structures
• Ray Tracing
• Optical Extraction و Re-absorption
• مثال‌ها: RCLED، PhCLED، RT_TE_TM، LED_absorption_each_well

۹. آشکارسازهای نوری و Photodetector

• PIN Photodetector
• MSM Photodetector
• APD
• MUTC Photodiode
• UV Photodetector
• Waveguide Photodetector
• Single-Photon Detector
• مثال‌ها: photo_detector\APD_GB، msm_ac، MUTC_PD، UV_PD، single_photon_PD

۱۰. سلول‌های خورشیدی و Photovoltaics

• Silicon Solar Cell
• PERT و RCC
• Thin-Film Solar Cell
• CIGS
• InGaN و InGaN/Si
• Tandem و Triple-Junction Solar Cell
• Perovskite/Si Tandem
• مثال‌ها: solar_cell\silicon، RCC، CIGS، triple_junc، PVSK_Si_Tandem

۱۱. اپتیک، FDTD، Diffraction و Ray Tracing

• FDTD
• Diffraction
• Lens و Micro-Lens
• Optical Absorption
• Light Extraction
• Optical Field و Generation Rate
• Coupling بین APSYS و ابزارهای Optical
• مثال‌ها: FDTD\2d_lense، FDTD\3D_lense_PD3x3، diffraction، extern_optics، import_gen_rate

۱۲. مدولاتورهای نوری و Electro-Absorption

• Electro-Absorption Modulator
• Franz–Keldysh Effect
• Quantum-Confined Stark Effect (QCSE)
• Pockels Effect
• Mach–Zehnder Modulator
• Coupled Quantum Well Modulator
• مثال‌ها: EAM\QCSE، franz_keldysh، Mach-Zehnder-2D، CQW_modulator

۱۳. OLED و نمایشگرهای پیشرفته

• OLED
• AMOLED
• WOLED
• Tandem OLED
• Resonant-Cavity OLED
• Exciton Diffusion
• Triplet Fusion و Triplet–Triplet Effects
• مثال‌ها: OLED\AMOLED_yang، tandem، triplet_diff، Triplet_Fusion، RC-OLED

۱۴. TFT، CMOS Image Sensor و ادوات نمایشگر

• a-Si TFT
• LTPS TFT
• IGZO TFT
• Double-Gate TFT
• Hysteresis
• Grain Boundary
• Hydrogen Diffusion
• NBTS و HCI
• CCD و CMOS Image Sensor
• مثال‌ها: TFT\IGZO_TFT، LTPS_TFT_CSuprem_Hysteresis، TFT_PolyGB، CCD_CIS، PD_CIS

۱۵. مدل‌سازی فرآیندی، Mixed-Mode و کاربردهای چندفیزیکی/صنعتی

• Process و Device Simulation با CSuprem
• Mixed-Mode و اتصال Device به مدار SPICE
• Thermal و Self-Heating
• Radiation و Heavy-Ion Effects
• 3D Mesh و STL Import
• Nanowire و ساختارهای پیچیده سه‌بعدی
• Process-to-Device Simulation
• مثال‌ها: Mixed_Mode، radiation_heavy_ion، STL_import، laser_heat، LFC_RCC_solar_cell، hemt_suprem_quantum

پوشش کاربردهای صنعتی

از نظر کاربرد صنعتی، این مجموعه فقط به مثال‌های آموزشی پایه محدود نیست و بخش قابل‌توجهی از فناوری‌های مورد استفاده در صنعت نیمه‌رسانا و اپتوالکترونیک را پوشش می‌دهد؛ از Power Semiconductor، SiC، GaN HEMT، LED و Micro-LED، Laser و Photodetector گرفته تا Solar Cell، OLED/AMOLED، TFT، CMOS Image Sensor، RF/HBT و Nanoelectronics. همچنین وجود مدل‌های FDTD، Ray Tracing، NEGF، Quantum Transport، Thermal، Radiation و Mixed-Mode باعث می‌شود این مثال‌ها برای مطالعه و توسعه ادوات پیشرفته و چندفیزیکی نیز قابل استفاده باشند.

کاربردهای تخصصی در صنایع

• صنایع نیمه رسانا و تولید تراشه
  تحلیل رفتار الکتریکی و فیزیکی ادوات نیمه رسانا و بهینه سازی ساختارهای میکروالکترونیکی.
• صنایع اپتوالکترونیک
  طراحی و تحلیل LED، OLED، آشکارسازهای نوری و سایر ادوات تبدیل نور و الکتریسیته.
• صنایع مخابرات نوری و فوتونیک
  مدل سازی آشکارسازها و ادوات نیمه رسانای مورد استفاده در سامانه های ارتباط نوری.
• صنایع الکترونیک قدرت
  تحلیل ادوات قدرت و بررسی اثرات الکتریکی و حرارتی در شرایط کاری مختلف.
• صنایع انرژی خورشیدی
  مدل سازی سلول های خورشیدی و بررسی اثر ساختار، مواد و پارامترهای فیزیکی بر بازده تبدیل انرژی.
• صنایع حسگر و تجهیزات اندازه گیری
  طراحی و تحلیل آشکارسازهای نوری و ادوات نیمه رسانای حساس به شرایط محیطی و تابشی.

✅ بیشتر بخوانید: Synopsys Custom Compiler طراحی تراشه های پیشرفته نیمه رسانا