Scaling has been pivotal in the success of the Moore's law. Using scaling techniques to improve the MOSFET comes at a risk of growing short channel effects. This publication deals with the theoretical study of impact of gate length scaling on planar bulk MOSFET. A systematical study shows that the impact of short channel effects like drain induced barrier lowering, subthreshold leakage, hot carrier generation and channel length modulation grows with gate length scaling. Thereby degrading the MOSFET performance. In addition to the numerical device simulation an analytical modelling of the device is also performed. Though the analytical model explains the device characteristic trends, it is found to be quantitative inaccurate in comparison to the numerical model especially when scaling below deep sub-micrometer regime.

Modern cities are undergoing rapid expansion. The number of connected devices in the networks in and around these cities is increasing every day and will exponentially increase in the next few years. At home, the number of connected devices is also increasing with the introduction of home automation appliances and applications. Many of these appliances are becoming smart devices which can track our daily routines. It is imperative that all these devices should be secure. When cryptographic keys used for encryption and decryption are stored on memory present on these devices, they can be retrieved by attackers or adversaries to gain control of the system. For this purpose, Physical Unclonable Functions (PUFs) were proposed to generate the keys required for encryption and decryption of the data or the communication channel, as required by the application. PUF modules take advantage of the manufacturing variations that are introduced in the Integrated Circuits (ICs) during the fabrication process. These are used to generate the cryptographic keys which reduces the use of a separate memory module to store the encryption and decryption keys. A PUF module can also be recon gurable such that the number of input output pairs or Challenge Response Pairs (CRPs) generated can be increased exponentially. This dissertation proposes three designs of PUFs, two of which are recon gurable to increase the robustness of the system.

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<div> <div> <p>Phase transition materials (PTM) have garnered immense interest in concurrent post-CMOS electronics, due to their unique properties such as - electrically driven abrupt resistance switching, hysteresis, and high selectivity. The phase transitions can be attributed to diverse material-specific phenomena, including- correlated electrons, filamentary ion diffusion, and dimerization. In this research, we explore the application space for these materials through extensive device-circuit co-design and propose new ideas harnessing their unique electrical properties. The abrupt transitions and high selectivity of PTMs enable steep (< 60 mV/decade) switching characteristics in Hyper-FET, a promising post-CMOS transistor. We explore device-circuit co-design methodology for Hyper-FET and identify the criterion for material down-selection. We evaluate the achievable voltage swing, energy-delay trade-off, and noise response for this novel device. In addition to the application in low power logic device, PTMs can actively facilitate non-volatile memory design. We propose a PTM augmented Spin Transfer Torque (STT) MRAM that utilizes selective phase transitions to boost the sense margin and stability of stored data, simultaneously. We show that such selective transitions can also be used to improve other MRAM designs with separate read/write paths, avoiding the possibility of read-write conflicts. Further, we analyze the application of PTMs as selectors in cross-point memories. We establish a general simulation framework for cross-point memory array with PTM based <i>selector</i>. We explore the biasing constraints, develop detailed design methodology, and deduce figures of merit for PTM selectors. We also develop a computationally efficient compact model to estimate the leakage through the sneak paths in a cross-point array. Subsequently, we present a new sense amplifier design utilizing PTM, which offers built-in tunable reference with low power and area demand. Finally, we show that the hysteretic characteristics of unipolar PTMs can be utilized to achieve highly efficient rectification. We validate the idea by demonstrating significant design improvements in a <i>Cockcroft-Walton Multiplier, </i>implemented with TS based rectifiers. We emphasize the need to explore other PTMs with high endurance, thermal stability, and faster switching to enable many more innovative applications in the future.</p></div></div>

Cette thèse aborde la question du rapport entre les conjonctures socio-politiques de l'Espagne de la première moitié du XXe siècle et le traitement ou la considération du ''fait sportif'' en Catalogne. Dans cette étude, le quotidien barcelonais El Mundo Deportivo (1906- à nos jours), constitue une source de recherche intéressante dans l'interprétation de la trajectoire de la pratique et de l'information sportive catalane, et sa relation avec le monde politique, de la Seconde République au franquisme, en passant par la Guerre civile. Ainsi, la période républicaine est marquée par un certain détachement du pouvoir politique vis-à-vis du fait sportif. Quant au régime totalitaire du Généralissime Francisco Franco, il suppose une mise sous tutelle de la presse et une centralisation de la direction de la vie sportive espagnole au début des années quarante. Cette analyse établit, notamment une corrélation entre le statut social de la femme espagnole, sa présence réelle dans la vie sportive, et le régime politique en vigueur dans le pays / This thesis is about the relation between the Spanish socio-political conjunctures in the first half of the twentieth century and the dealing with or the consideration of the "sporting fact" in Catalonia. In this study the barcelonan daily paper El Mundo Deportivo (1960 - till today), is an interesting source of research about interpreting the practice trajectory and the catalan sporting information, and its relation with the political world during the Second Republic to the francoism, through the civil war. Thus, the republican period is marked by a certain political power detachment from the sporting fact. As for the Generalissimo Francisco Franco totalitarian regime, it supposes the press to be under supervision and a centralization of the Spanish sporting activities management in the beginning of the 1940s. This analysis shows particularly a correlation between the social status of the Spanish woman, her real presence in sporting life, and the country political regime in force

Les systèmes mobiles intelligents sont déjà dotés de plusieurs composants de type capteur comme les accéléromètres, les thermomètres et les détecteurs infrarouge. Cependant, jusqu’à aujourd’hui l’intégration de capteurs chimiques dans des systèmes compacts sur puce reste limitée pour des raisons de consommation d’énergie et dissipation de chaleur principalement. Le travail présenté dans cette thèse fut donc concentrée sur la démonstration de l’intégration 3D monolithique de SETs sur un substrat de technologie CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) pour la réalisation de la fonction capteurs de gaz très sensible et ultra basse consommation d’énergie. L’approche proposée consiste à l’intégration de SETs métalliques à double grilles dans l'unité de fabrication finale BEOL (Back-End-Of-Line) d'une technologie CMOS à l’aide du procédé nanodamascene. L'objectif principal de cette thèse de doctorat peut être divisé en 4 parties : (1) la modélisation et simulation de la réponse d’capteur de gaz à base de SET à double grilles ou d’un MOSFET FD-SOI, et l’estimation de la sensitivité ainsi que la puissance consommée; (2) la caractérisation de la sensitivité du Pt comme couche sensible pour la détection du H2 par la technique de mesure de charge de surface, et le développement du procédé de texturation de surface de la grille fonctionnalisée avec les réseaux de nanotubes de carbone; (3) le développement et l’optimisation du procédé de fabrication des SETs à double grilles dans l’entité BEOL d’un substrat CMOS; et (4) la fonctionnalisation d’un MOSFET FD-SOI avec du Pt pour réalise la fonction de capteur de H2. / The need of integration of new functionalities on mobile and autonomous electronic systems has to take into account all the problematic of heterogeneity together with energy consumption and thermal power dissipation. Therefore, the work presented in this thesis is focussed on the proof of concept of 3D monolithical integration of SETs on CMOS technology for high sensitivity and ultra-low power gas sensing functionality. The proposed approach is to integrate metallic double gate-single electron transistors (DG-SETs) in the Back-End-Of-Line (BEOL) of CMOS circuits (within the CMOS interconnect layers) using the nanodamascene process. The main objective of this Ph.D. thesis can be divided into 4 parts: (1) modelling and simulation of a DG-SET and an FD-SOI MOSFET based gas sensor response, and estimation of the sensitivity as well as the power consumption; (2) investigation of Pt sensitivity to hydrogen by surface charge measurement technique and development of the sensing electrode surface texturing process with CNT networks; (3) development and optimization of DG-SET integration process in the BEOL of a CMOS substrate, and (4) FD-SOI MOSFET functionalization with Pt for H2 sensing.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Simulation und Modellierung organischer Feldeffekt-Transistoren (OFETs). Mittels numerischer Simulationen wurden detaillierte Untersuchungen zu mehreren Problemstellungen durchgeführt. So wurde der Einfluss einer exponentiellen Verteilung von Trapzuständen, entsprechend dem sogenannten a-Si- oder TFT-Modell, auf die Transistorkennlinien untersucht. Dieses Modell dient der Beschreibung von Dünnschicht-Transistoren mit amorphen Silizium als aktiver Schicht und wird teils auch für organische Transistoren als zutreffend angesehen. Dieser Sachverhalt wird jedoch erstmals in dieser Arbeit detailliert untersucht und simulierte Kennlinien mit gemessenen Kennlinien von OFETs verglichen. Insbesondere aufgrund der Dominanz von Hysterese-Effekten in experimentellen Kennlinien ist jedoch eine endgültige Aussage über die Gültigkeit des a-Si-Modells schwierig. Neben dem a-Si-Modell werden auch noch andere Modelle diskutiert, z.B. Hopping-Transport zwischen exponentiell verteilten lokalisierten Zuständen (Vissenberg, Matters). Diese Modelle liefern, abhängig von den zu wählenden Modellparametern, zum Teil ähnliche Abhängigkeiten. Möglicherweise müssen die zu wählenden Modellparameter selbst separat gemessen werden, um eindeutige Schlussfolgerungen über den zugrundeliegenden Transportmechanismus ziehen zu können. Unerwünschte Hysterese-Effekte treten dabei sowohl in Transistorkennlinien als auch in Kapazitäts-Spannungs- (CV-) Kennlinien organischer MOS-Kondensatoren auf. Diese Effekte sind bisher weder hinreichend experimentell charakterisiert noch von ihren Ursachen her verstanden. In der Literatur findet man Annahmen, dass die Umladung von Trapzuständen oder bewegliche Ionen ursächlich sein könnten. In einer umfangreichen Studie wurde daher der Einfluß von Trapzuständen auf quasistatische CV-Kennlinien organischer MOS-Kondensatoren untersucht und daraus resultierende Hysterese-Formen vorgestellt. Aus den Ergebnissen läßt sich schlussfolgern, dass allein die Umladung von Trapzuständen nicht Ursache für die experimentell beobachteten Hysteresen in organischen Bauelementen sein kann. Eine mögliche Erklärung für diese Hysterese-Effekte wird vorgeschlagen und diskutiert. In einem weiteren Teil der Arbeit wird im Detail die Arbeitsweise des source-gated Dünnschicht-Transistors (SGT) aufgezeigt, ein Transistortyp, welcher erst kürzlich in der Literatur eingeführt wurde. Dies geschieht am Beispiel eines Transistors auf der Basis von a-Si als aktiver Schicht, die Ergebnisse lassen sich jedoch analog auch auf organische Transistoren übertragen. Es wird geschlussfolgert, dass der SGT ein gewöhnlich betriebener Dünnschicht-Transistor ist, limitiert durch das Sourcegebiet mit großem Widerstand. Die detaillierte Untersuchung des SGT führt somit auf eine Beschreibung, die im Gegensatz zur ursprünglich verbal diskutierten Arbeitsweise steht. Ambipolare organische Feldeffekt-Transistoren sind ein weiterer Gegenstand der Arbeit. Bei der Beschreibung ambipolarer Transistoren vernachlässigen bisherige Modelle sowohl die Kontakteigenschaften als auch die Rekombination von Ladungsträgern. Beides wird hingegen in den vorgestellten numerischen Simulationen erstmalig berücksichtigt. Anhand eines Einschicht-Modellsystems wurde die grundlegende Arbeitsweise von ambipolaren (double-injection) OFETs untersucht. Es wird der entscheidende Einfluß der Kontakte sowie die Abhängigkeit gegenüber Variationen von Materialparametern geklärt. Sowohl der Kontakteinfluß als auch Rekombination sind entscheidend für die Arbeitsweise. Zusätzlich werden Möglichkeiten und Einschränkungen für die Datenanalyse mittels einfacher analytischer Ausdrücke aufgezeigt. Es zeigte sich, dass diese nicht immer zur Auswertung von Kennlinien herangezogen werden dürfen. Weiterhin werden erste Simulationsergebnisse eines ambipolaren organischen Heterostruktur-TFTs mit experimentellen Daten verglichen.

Im Rahmen dieser Arbeit werden haftstellen-basierte Speicherzellen als mögliche Alternative zum bestehenden Floating-Gate Konzept untersucht. Hierbei wird zunächst mittels Simulation und ausgewählten Messverfahren das Verständnis der Funktionsweise vertieft. Der darauffolgende Abschnitt befasst sich mit der Verbesserung der elektrischen Eigenschaften, basierend auf Änderungen der verwendeten Materialien und dem räumlichen Aufbau. Abschließend erfolgt die Untersuchung der Anwendbarkeit des Zellkonzeptes in hochdichten Zellenfeldern.

This work is focused on single phase inverters, which are used for the conversion of the direct current to the alternating current and are nowdays used especially in systems of back-up power supply. The specific aim of this work is implementation of design hight power circuit of inverter include calculation of control algorithm. It describes the complete solution of power circuit. Next step is a analysis of problems concerning the digital control with help of signal processor which is used for solution of regulator structure. Check of the design and checkout of control algorithm is made in the form of simulation in the MATLAB Simulink. Debugged program algorithm is subsequently implemented into the signal microprocessor. The work results rate estimation functionality of inverter and solution of control algorithm.

This thesis is an engineering design of an intelligent fast-charger for lead-acid accumulators. It contains calculations of each component. The switching power supply is the mainstay of the charger that makes the charger portable, lightweight and small. The Intelligent fast-charger for lead-acid accumulators charges the accumulator by method of constant voltage with current limitation of 0,5A, 5A, 10A, 50A. 50A current is used in winter during starting of a car, when the battery can´t provide sufficient current. There are three LEDs placed on the front side of the charger reflecting status of the device. The device comprises safety protection for the charger, supply network and battery.