Использование программного комплекса MATLAB для реализации алгоритмов моделирования процессов переноса
Система MATLAB (сокращение от MATrix LABoratory - МАТричная Лаборатория) разработана фирмой The MathWorks, Inc. (США, г.Нейтик, шт. Массачусетс) и является интерактивной системой для выполнения инженерных и научных расчетов, которая ориентирована на работу с массивами данных. Система использует математический сопроцессор и допускает обращения к программам, написанным на языках Fortran, C и C++.
Наиболее известные области применения системы MATLAB:
• математика и вычисления;
• разработка алгоритмов;
• вычислительный эксперимент, имитационное моделирование;
• анализ данных, исследование и визуализация результатов;
• научная и инженерная графика;
• разработка приложений, включая графический интерфейс пользователя.
MATLAB – это интерактивная система, основным объектом которой является массив, для которого не требуется указывать размерность явно. Это позволяет решать многие вычислительные задачи, связанные с векторно-матричными формулировками, существенно сокращая время, необходимое для программирования на скалярных языках типа Fortran или C. Будучи ориентированной на работу с реальными данными, эта система выполняет все вычисления в арифметике с плавающей точкой, в отличие от систем компьютерной алгебры REDUCE, MACSYMA, DERIVE, Maple, Mathematica, Theorist, где преобладает целочисленное представление и символьная обработка данных.
Система MATLAB – это одновременно и операционная среда и язык программирования. Одна из наиболее сильных сторон системы состоит в том, что на языке MATLAB могут быть написаны программы для многократного использования. Пользователь может сам написать специализированные функции и программы, которые оформляются в виде М-файлов. По мере увеличения количества созданных программ возникают проблемы их классификации и тогда можно попытаться собрать родственные функции в специальные папки. Это приводит к концепции пакетов прикладных программ (Application Toolboxes или просто Toolboxes), которые представляют собой коллекции М-файлов для решения определенной задачи или проблемы.
В действительности Toolboxes – это нечто большое, чем просто набор полезных функ-ций; часто это результат работы многих исследователей по всему миру, которые объеди- няются в группы по самым различным интересам, начиная от нейтронных сетей, дифференциальных уравнений в частных производных, сплайн-аппроксимации, статистики и размытых множеств до проектирования робастных систем управления, теории сигналов, идентификации, а также моделирования линейных и нелинейных динамических систем с помощью исключительно эффективного пакета SIMULINK. Именно поэтому пакеты прикладных программ MATLAB Application Toolboxes, входящие в состав семейства продуктов MATLAB, позволяют находиться на уровне самых современных мировых достижений в разных областях науки и техники.
Решающим критерием выбора системы MATLAB стали следующие факторы: оптимизированная для целей моделирования физических процессов структура данных, простота и высокая скорость обработки собранной статистической информации, большое разнообразие способов построения различных графиков и зависимостей из собранных статистических данных, простота и интуитивный интерфейс и программный язык. Таким образом в работе можно было проводить множество экспериментов, не отвлекаясь на сложности реализации расчетов.
Заключение.
Программный комплекс MATLAB является одним из лучших современных решений для организации математического моделирования физических процессов, в частности моделирования процессов переноса электронов в полупроводниках, а также проведения вычислительных экспериментов с собранными статистическими данными. Структура данных и оптимизированные вычислительные алгоритмы позволяют оперировать сложными формулами, не приводя данные к каким-либо типам данных, что дает возможность исследователю не отвлекаться от физической сути эксперимента, переложив работу по расчету, сбору статистических данных и их обработке на данный программный комплекс.
Список литературы.
1. Иващенко В. М., Митин В. В. Моделирование кинетических явлений в полупроводниках. Метод Монте-Карло. — Киев: Навукова думка, 1990.
2. Жевняк О.Г. Моделирование методом Монте-Карло электронного переноса в n-канале кремниевого субмикронного МОП-полевого транзистора. Диссертация на соискание уч. степ. канд. физ.-мат. наук по специальности 01.04.04. Минск, 1996.
3. Хокни Р., Иствуд Дж. Численное моделирование методом частиц. – М.: «Мир», 1987.
4. Борздов В. М., Жевняк О. Г., Комаров Ф. Ф., Галенчик В. О. Моделирование методом Монте-Карло приборных структур интегральной электроники. Минск: БГУ 2007.
5. https://mathworks.com
Предметный указатель.
ЭСО, 4, 7
ОЭИ, 5
ЭИ, 7
АОС, 6
ИОС, 6, 7, 10
Интернет ресурсы.
1) https://www.research.ibm.com/DAMOCLES/ - разработка алгоритмов и программ по моделированию переноса электронов в полупроводниках;
2) https://gss-tcad.sourceforge.net/ - графические методы моделирования различных физических свойств полупроводников;
3) https://jas.eng.buffalo.edu/ – полезные программы для тестирования собственных алгоритмов моделирования процессов переноса;
4) https://www.siborg.ca/descrip.html - программа моделирования свойств полупроводников при различных внешних условиях и воздействиях.
Личный сайт
https://estamb.narod.ru/ - личный сайт магистранта кафедры радиофизики Стамбакио Егора Сергеевича.
Граф научных интересов.
магистранта Стамбакио Е. С., факультет радиофизики и электроники.
Специальность диссертации: физическая электроника.
| Смежные специальности | Основная специальность | Сопутствующие специальности | |||||||||||||||
|
|
| |||||||||||||||
Тестовые вопросы по основам информационных технологий.
Вопрос №1
<question type="close" id="058">
<text>Виды моделирования физических процессов </text>
<answers type="request">
<answer id="1" right="0"> математическое моделирование</answer>
<answer id="2" right="0"> компьютерное моделирование</answer>
<answer id="3" right="0"> статистическое моделирование</answer>
<answer id="4" right="1">все верно</answer>
</answers>
</question>
Вопрос №2
<question type="close" id="558">
<text> CSS стили</text>
<answers type="request">
<answer id="1" right="0"> загружаются дольше чем HTML</answer>
<answer id="2" right="0"> не поддерживаются IE 6.0</answer>
<answer id="3" right="1"> могут выноситься в отдельный файл</answer>
<answer id="4" right="0"> обязательны в любом HTML документе</answer>
</answers>
</question>