一维半导体器件数值模拟的有限体积元方法及分析

来源 :烟台大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dvdwen
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着现代化技术的日益提高,半导体器件的数值模拟对于推动半导体技术的发展具有十分重要的意义. 考虑一维区域Ω=[a;b]上的热传导型半导体器件的数学模型:   -(e)2ψ/(e)x2=α(p-e+N(x)),(x,t)∈Ω×(0,(-T)),(1.1)   (e)e/(e)t=(e)/(e)x(Dp(x)(e)p/(e)x-μee(e)ψ/(e)x-R(e,p,T),(x,t)∈Ω×(0,(-T)),(1.2)   (e)p/(e)t=(e)/(e)x(Dp(x)(e)p/(e)x-μpp(e)ψ/(e)x-R(e,p,T),(x,t)∈Ω×(0,(-T)),(1.3)   p(x)(e)T/(e)t-(e)2T/(e)x2=[(Dp(x)(e)p/(e)x+μp(x)p(e)ψ/(e)   -(De(x)(e)e/(e)x-μe(x)e(e)ψ/(e)x)(e)ψ/(e)x],(x,t)∈Ω×(0,(-T)),(1.4)   其中(T)>0为时间长度.(1.1)为电子位势方程,(1.2)和(1.3)分别是电子和空穴浓度方程,(1.4)为热传导型的温度方程. 此处未知函数为电子位势ψ,电子和空穴浓度e,p和温度T. 方程(1.1)-(1.4)中出现的系数均有正的上下界. Ds(x)(s=e,p)为扩散系数,μs(x)(s=e,p)为迁移率,二者之间的关系为Ds(x)=Utμs(x),此处UT 为热量伏特. N(x)=ND(x)-NA(x)为给定函数,ND(x)和NA(x)分别是施主和受主杂质浓度. R(e,p,T)表示电子和空穴在考虑温度影响下的复合率.对e,p,T,给定初始条件为:   e(x,0)=e0(x),p(x,0)=p0(x),T(x,0)=T0(x),x∈ (1.5)   ψ的初值可由(1:1)和(1:4)算出;边值条件为:   ψ(x,t)=e(x,t)=p(x,t)=T(x,t)=0;(x,t)∈(e)Ω×(0,(-T)]. (1.6)   关于半导体问题的定性分析,我们可以参考文献[2,3,4]等. 这些定性理论为我们进行现代化半导体器件的数值模拟提供了理论根据. 有限体积元方法在热传导型半导体器件的数值模拟方面有着很广泛的应用,具有深刻的物理背景,因此得到了广大数学工作者和工程技术人员的普遍关注和重视。不论从理论还是从数值分析上都有必要进行深入的研究。   本文主要研究了有限体积元方法及迎风有限体积元方法在一维热传导型半导体器件的数值模拟中的应用。将分段线性函数和分段常数函数分别作为有限体积元方法的试探函数和检验函数,构造了半导体器件模型的全离散有限体积元逼近格式和计算程序,并进行理论分析,得到了最优阶H1-模误差估计。   本文共分为两章。第一章主要介绍一维半导体器件数值模拟的有限体积元方法的背景和意义,介绍如何构造有限体积元格式,并且进行收敛性分析。在第二章中结合迎风格式,构造了一维热传导型半导体器件的迎风有限体积元方法,并进行理论分析,得到最优阶H1-模误差估计结果,最后数值实验验证理论结果。
其他文献
1982年,Z.Pawlak教授提出了粗集理论,它是一种新的处理模糊和不确定性知识的数学工具,其主要思想是在保持分类能力不变的前提下,通过知识约简,导出问题的决策或分类规则。粗集理论
1925年,R.Nevanlinna建立了亚纯函数的两个基本定理,开始了值分布理论的近代研究.至今,以Nevanlinna理论为基础的亚纯函数值分布及唯一性研究仍吸引着国内外许多数学研究工作者.
在有限群的研究过程中,利用具有某种性质的子群(如:极大子群,Sylow p-子群)的性质来刻画群的结构并探讨群的相关性质已经成为群论研究的重要方法和途径.本文主要通过研究Sylow p-
传统的历史教学课堂忽略了学生学习的主体性,不能充分培养学生的创新意识和实践能力.而现在这会需要既有知识更有能力的人,因此,培养学生的参与、合作和竞争意识是现在教育的
盛世古董、乱世黄金,这句话千古传承下来有它一定的道理。自1978年布雷顿森林体系结束之后,黄金开始了价格自由波动,从35美元/盎司涨到2010年12月8目的1430.81美元/盎司,涨了将近40倍,并仍在不断创新高。  现在不是传统意义上的乱世,没有战乱、饥荒等,但全球经济复苏进入困境,各国经济情况迥异,美国经济复苏迟滞,欧洲债务危机不断蔓延,日本通缩经济倒退,中国高通胀,全球流动性泛滥。在这种乱
近年来,环境问题突出,各个国家相继颁布相关法律法规来改善环境。为了响应国家和政府的号召,在供应链管理工作方面,越来越多的的学者和企业家开始致力于闭环供应链的研究。为了增加企业回收废旧品的积极性,许多国家政府出台了一些奖励措施。因此,在政府奖励措施下,研究闭环供应链的相关问题,不仅具有重要的理论意义,而且还具有一定的实用价值。首先,文章在绪论部分主要阐述了闭环供应链问题的研究背景和意义,指出了供应链
有限域上典型群的几何学是一类重要的代数和几何结构,很多学者利用各类几何空间构造了图,如对偶极图,辛图,(迷向)正交图等,本文把对偶极图,(迷向)正交图的构造进一步推广.本文利用
数论中的一个经典问题是研究自然数分解指标的均值问题,其研究具有重要的理论意义。对任一整数n≥2,令:λ(n)=logn/logr(n)为自然数n的指标分解。这里γ(n)=∏p|np,λ(1)=γ(1)=1
本文以杂交粳稻滇杂35为试验材料,研究氮素水平对水稻叶片衰老的影响。结果表明,随氮素施用量的增加,滇杂35的叶绿素含量、叶面积、光合速率、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化
由于农村的经济条件与教育环境比较落后,农村与城镇相差太多,我国农村中学在英语教学上还存在很多的问题,教师在教材使用上也遇到很多的困难,没有对新课件开展研究,并且大多