CONTENTS &
ABSTRACTS
In
English. Summaries in Estonian
Proceedings of the Estonian Academy of Sciences.
Engineering
Volume 12 No. 3-2
September 2006
Special issue on electronics: selected topics of the 10th Baltic Electronics Conference BEC2006
Editorial;
243
Mart Min
Foreword;
244–245
Toomas Rang
Comparison
of methods for solving the Schrödinger equation for multiquantumwell
heterostructure applications; 246–261
Andres Udal, Reeno Reeder, Enn Velmre and Paul Harrison
Abstract. The directDirect numerical
approaches for the solution of the time-independent one-dimensional Schrödinger
equation are discussed. TheApplications to multiquantum well (MQW)
semiconductor heterostructure applicationspotentials need
linear dependence of the computer time 
on the number of spatial
grid points number N. Declared
Although
acknowledged as a very effective Fourier grid Hamiltonian (FGH) method, it has the cubic
dependence on the
number of spatial grid points, i.e., 
which limits its use tothe
problems with a complexity of 
rangeA simple straightforward
shooting method (ShM), which basesis based on trial stepping over the
coordinate and energy, has the necessary 
dependence with
moderate energy convergence speedefficiency but the recommended symmetry preconditions
and the not
very clearly defined external boundaries make its application inconvenient. TheThis paper offers
a new reliable and effective energy and wave function coupled solution (EWC)
method with a Newton
iteration scheme and an internal bordered tridiagonal matrix
solver. Method hasThe method has a
linear 
dependence and may by
applied to arbitrary potential energy distribution tasks with complexity up to
and beyond. The
zeroZero
or cyclic boundary conditions may be specified for the wave function. For
versatile MQW tasks the combined use of ShM and EWC is offered.illustrated.
Detailed accuracy and computer time comparisons show that the combined ShM + EWC method is three orders of magnitudes
more effective than the
FGH method.
Key words: multiquantum well structures, Schrödinger equation, bound states, numerical methods, energy, wave function.
Schrödingeri
võrrandi lahendusmeetodite võrdlus mitmik-kvantaukudega heterostruk-tuuride
jaoks
On võrreldud otseseid numbrilisi lahendusmeetodeid ajast sõltumatu ühemõõtmelise Schrödingeri võrrandi lahendamiseks. Mitmik-kvantaukudega (MQW) pooljuht-heterostruktuuride arvutused nõuavad meetodeid, mille puhul arvutusaeg tcomp sõltub ruumivõrgu sammude arvust N lineaarselt. Tuntud ja väga efektiivseks peetav Fourier Grid Hamiltoniani (FGH) meetod (Fourier’ teisenduse ja ruumivõrgu alusel moodustatud hamiltoniaani analüüsiv meetod) omab aga kuupsõltuvust tcomp ~ N 3, mistõttu selle meetodi rakendusala on piiratud probleemidega, kus N £ 1000 on piisav. Lihtsaim otsene lahendusmeetod on nn tulistamismeetod (ShM), mis põhineb katselisel astumisel üle ruumikoordinaadi ja energiaväärtuste. Tulistamismeetod omab vajalikku lineaarset sõltuvust tcomp ~ N ja rahuldavat energiaväärtuste koondumiskiirust, kuid ebaselgelt määratletud piiritingimused teevad meetodi kasutamise ebamugavaks. Artiklis on esitatud energianivoode ja lainefunktsioonide kooslahendamise meetod (EWC), mis on töökindel ja efektiivne ning omab lineaarset sõltuvust tcomp ~ N. Meetod põhineb mittelineaarsete võrrandisüsteemide lahendamiseks sobival Newtoni iteratsioonimeetodil, kusjuures sisemise lineaarse ülesandena lahendatakse kolmediagonaalse ääristatud maatriksiga süsteem. Esitatud meetod on rakendatav suvalise potentsiaalse energia jaotusega ülesannetele keerukusega N = 105 ja üle selle nii nulliliste kui ka tsükliliste piiritingimuste puhul. Praktiliste MQW-ülesannete jaoks on realiseeritud võimalus kasutada meetodeid kombineeritult, mille puhul arvutatakse ShM-i abil energiate ja lainefunktsioonide ligikaudsed alglähendid väga kiirelt koonduvale EWC-meetodile. Kolmik-kvantaugu näitel formuleeritud testülesande lahendamise teel on võrreldud vaadeldud meetodite ruumilist täpsust ja arvutiaega. Tulemused näitavad, et kombineeritud meetod ShM + EWC on FGH-meetodist mitu suurusjärku efektiivsem.
Accuracy
of numerical methods by calculating static and quasistatic electric fields;
262–283
Rauno Gordon, Tuukka Arola, Katrina Wendel, Outi
Ryynanen and
Jari Hyttinen
Abstract. We study accuracy of numerical methods such as the Finite Difference Method (FDM) and the Finite Element Method (FEM) in calculation of electric fields inside the spherical conductor. Two different FDM formulations are described. Performance of these FDM formulations is compared to the analytical solution and FEM in models of an homogeneous sphere and three-layer spherical head. Electrodes were applied onto the surfaces on two opposite sides of the sphere. The FDM formulations were accurate to within 5% inside the object but errors increased to 15% near tissue boundaries of the three-layer model that were close to the electrodes. Differences between calculation methods at the electrode location reached 25% in some cases.
Key words: biomedical engineering, bioimpedance, potential distribution, lead field, FDM, FEM.
Numbriliste
meetodite täpsus staatiliste ja kvaasistaatiliste elektriväljade arvutamisel
On uuritud numbriliste meetodite FDM ja FEM täpsust elektriväljade arvutamisel sfäärilises elektrijuhis. On kirjeldatud kahte erinevat FDM-i formuleeringut. Esimeses neist asetsevad FDM-i võre sõlmed kuubikukujuliste ruumielementide nurkades, teises keskmetes. Nende kahe formuleeringu tulemusi on võrreldud analüütilise meetodi ja FEM-i tulemusega, arvutades elektrivälja homogeenses ja kolmekihilises sfäärilise pea mudelis. Elektroodid on asetatud sfäärilise mudeli pinnale kahel vastaspoolel. FDM-i formuleeringute tulemused erinevad objektide seesmistes osades kuni 5%. Kolmekihilise mudeli sees kasvavad aga vead kahe koe eralduspindadel kuni 15%-ni kohtades, mis on elektroodidele kõige lähemal. Erinevate arvutusmeetodite tulemuste erinevused elektroodide juures ulatuvad 25%-ni.
An
analysis of critical parameters of SiC JBS structures;
284–299
Raido Kurel, Toomas Rang and Laurent Poirier
Abstract. The paper presents the results of simulation and analysis of the critical parameters for SiC-based JBS devices. The inner processes of JBS have been investigated to get a better understanding of the main parameters inside the JBS device. The parameters that can not be measured by traditional techniques have the biggest impact on the electrical characteristics of the device. The best crystal polytype (4H- versus 6H-SiC) and workforce of Schottky contact metal are found for power application of the JBS.
Key words: Schottky interfaces, JBS structures, SiC, electrical characteristics, current crowding, numerical simulation.
SiC
JBS-struktuuride kriitiliste parameetrite analüüs
On esitatud pn- ning Schottky siirdeid sisaldavate pooljuhtseadiste (JBS) simuleerimise tulemusi ja nende seadiste kriitiliste parameetrite analüüs. On uuritud JBS-struktuuride sisemisi parameetreid (elektrivälja tugevus, barjääri kõrgus jne), mis põhiliselt mõjutavad seadise elektriliste karakteristikute käitumist ega ole môôdetavad traditsiooniliste meetoditega. On leitud parim lahendus JBS-struktuuridele, lähtudes kristalli polütüübist (4H- vôi 6H-polütüüp) ja Schottky kontakti metalli väljumistööst.
Hybrid BIST methodology for testing core-based
systems; 300–322
Gert Jervan, Raimund Ubar and Zebo Peng
Abstract. This paper describes a hybrid BIST methodology for testing systems-on-chip. In our hybrid BIST approach a test set is assembled, for each core, from pseudorandom test patterns that are generated on-line, and deterministic test patterns that are generated off-line and stored in the system. The deterministic test set is specially designed to shorten the pseudorandom test cycle and to target random resistant faults. To support such a test strategy, we have developed several hybrid BIST architectures that target different test scenarios. As the test lengths of the two test sequences is one of the important parameters in the final test cost, we have to find the most efficient combination of those two test sets without sacrificing the test quality. We describe methods for finding the optimal combination of pseudorandom and deterministic test sets of the whole system, consisting of multiple cores, under given memory constraints, so that the total test time is minimized. Our approach employs a fast estimation methodology in order to avoid exhaustive search and to speed up the calculation process. Experimental results have shown the efficiency of the algorithms to find a near-optimal solutions.
Key words: digital test, hybrid BIST, system-on-chip.
Hübriidne
mitmetuumaliste süsteemide isetestimise metoodika
On kirjeldatud kiipsüsteemide hübriidset isetestimise metoodikat. Iga üksiku tuuma testid kombineeritakse kahest erinevast vektorite jadast: pseudojuhuslikest vektoritest, mis genereeritakse jooksvalt, ja süsteemi salvestatud, eelnevalt genereeritud deterministlikest vektoritest. Deterministlikud vektorid on loodud nii, et lühendada pseudojuhuslikku jada ja avastada vigu, mis on immuunsed juhuslike vektorite suhtes. Et võimaldada sellist testimise strateegiat, on välja töötatud mitmeid hübriidseid isetestimise arhitektuure. Kuna hübriidse isetestimise maksumust mõjutab väga palju erinevate testijadade pikkus, siis on oluline leida nende jadade optimaalne koostis. Samas ei tohi aga ohverdada testi kvaliteeti. On kirjeldatud meetodeid, mida saab kasutada pseudojuhuslike ja deterministlike jadade vahelise optimaalse kombinatsiooni leidmiseks kiipsüsteemide testimiseks. Need meetodid võimaldavad leida etteantud mälu kitsenduste juures lühima testijada. Täpsete arvutuste asemel kasutatakse kiiret kaudse hinnangu meetodit, mille tulemusel on võimalik vältida otsinguruumi täielikku uurimist ja kiirendada lahendi leidmise protsessi. Eksperimendid on näidanud väljatöötatud meetodite efektiivsust optimaalsele lähedaste tulemuste saamisel.
Environment
for FPGA-based fault emulation; 323–335
Peeter Ellervee, Jaan Raik, Kalle Tammemäe and Raimund Ubar
Abstract. This paper describes an environment to accelerate fault simulation by hardware emulation on FPGA. Fault simulation is an important subtask in test pattern generation and it is frequently used throughout the test generation process. The problems associated with fault simulation of digital circuits are explained. The proposed approach allows simulation speed-up of 40 to 500 times as compared to the state-of-the-art in software-based fault simulation. Based on the experiments, it can be concluded that it is beneficial to use emulation for circuits that require large numbers of test vectors while using simple but flexible algorithmic test vector generating circuits, e.g. built-in self-test.
Key words: fault simulation, acceleration, emulation, field-programmable logic.
FPGA-põhine rikete
emuleerimise keskkond
On kirjeldatud rikete simuleerimise kiirendamise keskkonda, kasutades riistvara emuleerimist FPGA-l. Rikete simuleerimine on testimustrite genereerimise oluline alamülesanne, mida kasutatakse korduvalt testi genereerimise käigus. On antud selgitus digitaalskeemide rikete simuleerimisega kaasnevatele probleemidele. Uusimate tarkvaraliste rikete simuleerimisega võrreldes lubab artiklis esitatud lähenemine simuleerimise kiirendamist 40 kuni 500 korda. Eksperimentide tulemustest järeldub, et emuleerimist tasub kasutada skeemide puhul, mis vajavad suurt hulka testvektoreid, kuid mis kasutavad vektorite genereerimiseks paindlikke algoritmilisi lahendusi. Üheks selliseks näiteks on sisseehitatud omatest.
Copyright
Transfer Agreement; 336