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1、南邮软件设计报告软件设计报告( 2012 / 2013 学年 第 二 学期)课程名称半导体物理器件软件设计实习时间指导单位指导教师 XXX学生姓名班级学号学院(系)专 业第一章 软件设计的要求1.1 所涉及的课程及知识点涉及的课程：半导体物理、微电子器件、matlab等知识点：matlab矩阵运算、绘图函数使用，PN结相关属性与杂质浓度、偏压的关系、1.2 目的与任务目的：经过了一个学年的微电子方向课的学习，大家对微电子器件的基本特性都有了一定的了解。通过学期最后两周的软件设计，要求学生利用软件进行仿阵，进一步了解微电子器件的各种特性。任务：使用Matlab软件对微电子器件进行仿真。第二章 软

2、件开发平台简介MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连matlab开发工作界面接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB的

3、基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C+ ，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。Matlab语言有如下特点：1编程效率高它是一种面向科学与工程计算的高级语言，允许用数学形式的语言编写程序，且比Basic、

4、Fortran和C等语言更加接近我们书写计算公式的思维方式，用Matlab编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求解问题。因此，Matlab语言也可通俗地称为演算纸式科学算法语言由于它编写简单，所以编程效率高，易学易懂。2用户使用方便Matlab语言是一种解释执行的语言（在没被专门的工具编译之前），它灵活、方便，其调试程序手段丰富，调试速度快，需要学习时间少。人们用任何一种语言编写程序和调试程序一般都要经过四个步骤：编辑、编译、连接以及执行和调试。各个步骤之间是顺序关系，编程的过程就是在它们之间作瀑布型的循环。Matlab语言与其它语言相比，较好地解决了上述问题，把编辑、编译、连接和执行融为一体。

5、它能在同一画面上进行灵活操作快速排除输入程序中的书写错误、语法错误以至语意错误，从而加快了用户编写、修改和调试程序的速度，可以说在编程和调试过程中它是一种比VB还要简单的语言。具体地说，Matlab运行时，如直接在命令行输入Mailab语句（命令），包括调用M文件的语句，每输入一条语句，就立即对其进行处理，完成绩译、连接和运行的全过程。又如，将Matlab源程序编辑为M文件，由于Mat1ab磁盘文件也是M文件，所以编辑后的源文件就可直接运行，而不需进行编译和连接。在运行M文件时，如果有错，计算机屏幕上会给出详细的出锗信息，用户经修改后再执行，直到正确为止。所以可以说，Mat1ab语言不仅是一种

6、语言，广义上讲是一种该语言开发系统，即语言调试系统。3扩充能力强 高版本的Matlab语言有丰富的库函数，在进行复杂的数学运算时可以直接调用，而且Matlab的库函数同用户文件在形成上一样，所以用户文件也可作为Matlab的库函数来调用。因而，用户可以根据自己的需要方便地建立和扩充新的库函数，以便提高Matlab使用效率和扩充它的功能。另外，为了充分利用Fortran、C等语言的资源，包括用户已编好的Fortran，C语言程序，通过建立Me调文件的形式，混合编程，方便地调用有关的Fortran，C语言的子程序。4语句简单，内涵丰富Mat1ab语言中最基本最重要的成分是函数，其一般形式为a，6，

7、c = fun（d，e，f，），即一个函数由函数名，输入变量d，e，f,和输出变量a，b，c组成，同一函数名F，不同数目的输入变量（包括无输入变量）及不同数目的输出变量，代表着不同的含义（有点像面向对象中的多态性。这不仅使Matlab的库函数功能更丰富，而大大减少了需要的磁盘空间，使得Matlab编写的M文件简单、短小而高效。5高效方便的矩阵和数组运算Matlab语言象Basic、Fortran和C语言一样规定了矩阵的算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、条件运算符及赋值运算符，而且这些运算符大部分可以毫无改变地照搬到数组间的运算，有些如算术运算符只要增加“”就可用于数组间的运算，另外，它不需定

8、义数组的维数，并给出矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数，使之在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时，显得大为简捷、高效、方便，这是其它高级语言所不能比拟的。在此基础上，高版本的Matlab已逐步扩展到科学及工程计算的其它领域。因此，不久的将来，它一定能名符其实地成为“万能演算纸式的”科学算法语言。6方便的绘图功能Matlab的绘图是十分方便的，它有一系列绘图函数（命令），例如线性坐标、对数坐标，半对数坐标及极坐标，均只需调用不同的绘图函数（命令），在图上标出图题、XY轴标注，格（栅）绘制也只需调用相应的命令，简单易行。另外，在调用绘图函数时调整自变量可绘出不变颜色的点、线、复

9、线或多重线。这种为科学研究着想的设计是通用的编程语言所不及的。总之，Matlab语言的设计思想可以说代表了当前计算机高级语言的发展方向。我们相信，在不断使用中，读者会发现它的巨大潜力。第三章 软件设计的内容3.1 矩阵的运算3.1.1 设计题目及要求如果给出两个矩阵，执行下面的矩阵运算命令。（1）和分别是多少（其中I为单位矩阵）？（2）和将分别给出什么结果，它们是否相同？为什么？3.1.2 逻辑功能程序function = EXP1()A=4,12,20;12,45,78;20,78,136;B=1,2,3;4,5,6;7,8,0;I=eye(3);disp(A+5*B=);disp(A+5*

10、B);disp(A-B+I=)disp(A-B+I);disp(A.*B=);disp(A.*B)disp(A*B=);disp(A*B);End3.1.3 实验过程与结果打开matlab，在命令窗口“Command Window”中键入edit,启动程序编辑器。输入完整程序后利用save as储存为M文件，文件名为EXP1。返回主界面，在命令窗口 “Command Window”中输入函数EXP1()，按下回车，得到程序运行结果如下： EXP1( )A+5*B= 9 22 35 32 70 108 55 118 136A-B+I= 4 10 17 8 41 72 13 70 137A.*B=

11、 4 24 60 48 225 468 140 624 0A*B= 192 228 84 738 873 306 1284 1518 528实验结果分析（1）利用MATLAB提供的disp函数既可以输出表达式、数值，也可以输出字符串，其调用方式为：disp(表达式或数值）、disp（待显示字符串）；（2）在MATLAB的矩阵运算中，+、-运算符通用，表示矩阵相加、减；*与.*不同在于*表示矩阵乘法，而.*表示矩阵对应位置元素相乘，所以*要求两个矩阵的行、列数互为转置，而.*则要求两个矩阵行、列数要相同；（3）使用eye可以获得单位矩阵函数（矩阵对角线处元素为1，其余元素为0），矩阵的阶数由括号

12、内的值决定，格式为eye(n),n为矩阵阶数。3.2圆形的绘制3.2.1 设计题目及要求请绘制出一个圆形，要求用函数实现。3.2.2逻辑功能程序function = EXP2(a,b,R)t=0:pi/150:2*pi;x=a+R*cos(t);y=b+R*sin(t);hold on;plot(x,y);plot(a,b,+);axis(a-R,a+R,b-R,b+R);axis equal;title(x-a)2+(y-b)2=R2);legend(x-,num2str(a),)2+(y-,num2str(b),)2=,num2str(R),2);hold off;end3.2.3 实验过

13、程与结果打开matlab，在命令窗口“Command Window”中键入edit,启动程序编辑器。输入完整程序后利用save as储存为M文件，文件名为EXP1。返回主界面，在命令窗口 “Command Window”中输入函数EXP1()，按下回车，得到程序运行结果如下：EXP2(15,25,40) 3.2.4 实验结果分析（1）构建关于圆的参数方程，使用hold on的使用保证后绘的图不会覆盖先绘的图，在程序结束前使用hold off；（2）为了使圆的圆心位置和半径长度等参数可调，所以函数使用了带参量的输入方式；（3）绘图使用plot函数，带参数可以限制绘图范围，plot函数绘制圆心用符

14、号+表示；（4）axis equal是坐标轴刻度等距，这样是图形显示的不失真；（5）lengend、num2str函数添加图形注释，lengend添加注释的调用格式为lengend(字符串，num2str使数值转换成字符，num2str（数值或数值的表达式）；3.3 双极型晶体管基区少子浓度分布3.3.1 设计题目及要求试绘出缓变基区的杂质分布为：；时，基区的少子浓度分布图，并能清楚解释各参量对少子浓度分布函数的影响。程序说明：当晶体管偏置在有源放大区时，VCkT/q，集电结边缘处电子密度为零，即 x=WB，nB(WB)=0。由此边界条件，得到缓变基区少子浓度分布函数：假定：InE=0.01m

15、A；DnB=2cm2/s；WB=0.05um；q=1.6e-19C。3.3.2 逻辑功能程序function = Question3( )syms x eta NB0 InE DnB WB q a;NB1x=NB0*(1-x/WB);NB2x=NB0*exp(-eta*x/WB);nBx=InE*int(NB2x,x,x,WB)/(NB2x*q*DnB);nB0=InE*WB/(q*DnB);y=nBx/nB0;nB0=subs(nB0,InE,DnB,WB,q,0.01,2,0.05,1.6*10-19);y=subs(y,x,a*WB);y=subs(y,q,1.6*10-19);for i=0:2:8yx=limit(y,eta,i);ezplot(yx,0,1);text(0.5-0.05*i,subs(yx,a,(0.5-0.05*i),=,num2str