系统仿真学报 ›› 2020, Vol. 32 ›› Issue (12): 2376-2382.doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.20-FZ0477
王芹1,2, 马召灿1,2, 李鸿亮3, 张林波1,2, 卢本卓1,2
收稿日期:
2020-03-31
修回日期:
2020-07-12
出版日期:
2020-12-18
发布日期:
2020-12-16
作者简介:
王芹(1994-),女,江苏泰州,博士生,研究方向为Poisson-Nernst-Planck模型的有限元算法;马召灿(1992-),男,河南开封,博士生,研究方向为电离损伤数值模拟。
基金资助:
Wang Qin1,2, Ma Zhaocan1,2, Li Hongliang3, Zhang Linbo1,2, Lu Benzhuo1,2
Received:
2020-03-31
Revised:
2020-07-12
Online:
2020-12-18
Published:
2020-12-16
摘要: 在基于漂移扩散模型的半导体器件仿真模拟中,采用Zlamal有限元方法进行数值离散,结合提出的电离损伤耦合模型,对横向PNP(LPNP)双极晶体管(BJT,bipolarjunction transistors)的电离损伤效应进行模拟。基于三维并行自适应有限元软件平台PHG(Parallel Hierarchical Grid)实现了模型和算法,并通过数值计算的方式成功模拟出了LPNP受电离辐射影响后出现的基极电流增大及电流增益退化的现象。进行了网格规模达1亿单元、并行规模达1024进程的大规模数值实验,展示了算法良好的并行可扩展性。
中图分类号:
王芹, 马召灿, 李鸿亮, 张林波, 卢本卓. 双极器件LPNP辐照损伤效应的并行有限元数值模拟[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(12): 2376-2382.
Wang Qin, Ma Zhaocan, Li Hongliang, Zhang Linbo, Lu Benzhuo. Parallel Finite Element Simulations on Radiation Damage Effects of Lateral PNP BJTs[J]. Journal of System Simulation, 2020, 32(12): 2376-2382.
[1] | 李兴冀,兰慕杰,刘超铭,等.偏置条件对NPN及PNP双极晶体管电离辐射损伤的影响研究[J].物理学报,2013,62(9):485-490.Li Xingji,Lan Mujie,Liu Chaoming,et al.The Influence of Bias Conditions on Ionizing Radiation Damage of NPN and PNP Transistors[J].Acta Physica Sinica,2013,62(9):485-490. |
[2] | Schmidt D,Fleetwood D,Schrimpf R,et al.Comparison of Ionizing-Radiation-Induced Gain Degradation in Lateral,Substrate,and Vertical PNP BJTs[J].IEEE Transactions on Nuclear Science (S0018-9499),1995,42(6):1541-1549. |
[3] | Zhang L.A Parallel Algorithm for Adaptive Local Refinement of Tetrahedral Meshes Using Bisection[J].Numerical Mathematics-theory Methods and Applications (S1004-8979),2009,2(1):65-89. |
[4] | Vanroosbroeck W.Theory of the Flow of Electrons and Holes in Germanium and Other Semiconductors[J].Bell System Technical Journal (S0005-8580),1950,29(4):560-607. |
[5] | 成杰.基于PHG平台的半导体器件模拟研究与结构力学有限元软件研制[D].北京:中国科学院研究生院,2012.Cheng Jie.Parallel Semiconductor Device Simulation and Parallel Structural Mechanics Software Development Using the Toolbox PHG[D].Beijing:Graduate University of Chinese Academy of Sciences,2012. |
[6] | Zlamal M.Finite-Element Solution of the Fundamental Equations of Semiconductor-Devices.I[J].Mathematics of Computation (S1088-6842),1986,46(173):27-43. |
[7] | 刘恩科,朱秉升,罗晋生.半导体物理学.第7版[M].北京:电子工业出版社,2017.Liu Erke,Zhu Bingssheng,Luo Jinsheng.The Physics of Semiconductors.7th Edition[M].Beijing:Publishing House of Electronics Industry,2017. |
[8] | 王芹,马召灿,白石阳,等.三维半导体器件漂移扩散模型的并行有限元方法研究[J].数值计算与计算机应用,2020,41(2):85-104.Wang Qin,Ma Zhaocan,Bai Shiyang,et al.Research on Parallel Finite Element Methods for the Drift-Diffusion Model in Semiconductor Device Simulations[J].Journal on Numerical Methods and Computer Applications,2020,41(2):85-104. |
[9] | Rowsey N L,Law M E,Schrimpf R D,et al.A Quantitative Model for ELDRS and H2 Degradation Effects in Irradiated Oxides Based on First Principles Calculations[J].IEEE Transactions on Nuclear Science (S0018-9499),2011,58(6):2937-2944. |
[10] | Xu J,Ma Z,Li H,et al.A Multi-Time-Step Finite Element Algorithm for 3D Simulation of Coupled Drift-diffusion-Reaction Process in Total Ionizing Dose Effect[J].IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing (S0894-6507),2018,31(1):183-189. |
[11] | Pease R L,Adell P C,Rax B G,et al.The Effects of Hydrogen on the Enhanced Low Dose Rate Sensitivity (ELDRS) of Bipolar Linear Circuits[J].IEEE Transactions on Nuclear Science (S0018-9499),2008,55(6):3169-3173. |
[12] | 李兴冀.星用双极型器件带电粒子辐照效应及损伤机理[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2010.Li Xingji.Radiation Effects and Damage Mechanisms Caused by Charged Particles on Bipolar Devices Used for Spacecraft[D].Harbin:Harbin Institute of Technology,2010. |
[13] | Enlow E W,Pease R L,Combs W,et al.Response of Advanced Bipolar Processes to Ionizing Radiation[J].IEEE Transactions on Nuclear Science (S0018-9499),1991,38(6):1342-1351. |
[14] | 黄成梓,白石阳,王芹,等.3Ddevice:半导体器件及其辐照损伤效应仿真软件系统[J].数值计算与计算机应用,2020,41(2):121-142.Huang Chengzi,Bai Shiyang,Wang Qin,et al.3Ddevice:A Simulation Software System for Semiconductor Devices and Radiation Effects[J].Journal on Numerical Methods and Computer Applications,2020,41(2):121-142. |
[1] | 李智杰, 石昊琦, 李昌华, 张颉. 基于改进遗传算法的影像中心布局优化方法[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1173-1184. |
[2] | 陈斌, 刘悦, 杨亚磊. 基于STN的机场航班过站保障时间协同规划建模[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1196-1207. |
[3] | 杨凯, 陈纯毅, 胡小娟, 于海洋. 蒙卡渲染画面多特征非局部均值滤波降噪算法[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1259-1266. |
[4] | 陈麒, 崔昊杨. 基于改进鸽群层级的无人机集群视觉巡检模型[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1275-1285. |
[5] | 王沐晴, 张磊, 范秀敏, 骆晓萌, 朱文敏. VR外设驱动的虚拟人姿态优化仿真方法[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1296-1303. |
[6] | 陆承, 靳学胜. 基于Steam VR的交互仿真水枪灭火训练系统设计[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1312-1319. |
[7] | 高宏鼐, 付丽疆, 夏倩, 郭亚. 可观测度在光合作用模型性能评估中的应用[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1330-1342. |
[8] | 倪凌佳, 黄晓霞, 李红旮, 张子博. 基于协作式深度强化学习的火灾应急疏散仿真研究[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1353-1366. |
[9] | 蒙盾, 胡卓, 张华军. 基于改进A*算法的多层邮轮疏散系统仿真[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1375-1382. |
[10] | 郭宇飞, 赵康, 海永清. 面向有限元分析的三角网格布尔运算方法[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(5): 1003-1014. |
[11] | 吴桐, 王清辉, 徐志佳. 三周期极小曲面多孔材料渗透率尺度特性研究[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(5): 1015-1024. |
[12] | 蒋阳升, 王思琛, 高宽, 刘梦, 姚志洪. 混入智能网联车队的混合交通流元胞自动机模型[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(5): 1025-1032. |
[13] | 梁江涛, 王慧琴. 基于改进蚁群算法的建筑火灾疏散路径规划研究[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(5): 1044-1053. |
[14] | 张其文, 张斌. 基于教学优化算法求解置换流水车间调度问题[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(5): 1054-1063. |
[15] | 邢根上, 鲁芳, 李书山, 罗定提. 基于产品体验性的供应链交货模型与仿真研究[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(5): 1064-1075. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||