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
第一作者简介: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,李鸿亮等 . 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,et al . 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] | 董志明, 胡忠奇, 戴浩然, 高建成. 基于大语言模型的作战仿真想定自动化生成方法[J]. 系统仿真学报, 2026, 38(5): 1129-1145. |
| [2] | 李校男, 晁涛, 马萍, 杨明, 王玉轩. 基于期望最大化方法的非线性SSM黑箱鲁棒辨识[J]. 系统仿真学报, 2026, 38(5): 1146-1158. |
| [3] | 刘银钢, 马明, 张荣华. 基于大语言模型的兵棋推演动态任务规划[J]. 系统仿真学报, 2026, 38(5): 1187-1204. |
| [4] | 苏泓嘉, 张成, 刘飞. 基于模糊功能依赖网分析的体系效能评估方法[J]. 系统仿真学报, 2026, 38(5): 1224-1238. |
| [5] | 梅华威, 杨鹏慧, 余洋. 计及数据漂移改进PatchTST的超短期光伏功率预测[J]. 系统仿真学报, 2026, 38(5): 1239-1254. |
| [6] | 李权, 苏鹏, 万海英, 张承玺, 何志坚, 倪艺洋, 赵忠盖, 刘飞. 基于多阶段LHS-EPRCC方法的青霉素发酵过程建模[J]. 系统仿真学报, 2026, 38(5): 1255-1276. |
| [7] | 周子聪, 曾俊杰, 胡越, 朱正秋, 尹全军. 基于次优示例引导的兵棋推演多智能体强化学习方法[J]. 系统仿真学报, 2026, 38(5): 1277-1289. |
| [8] | 石敏, 郭诗盛, 王素琴, 李兆歆, 朱登明. 融合物理与几何先验的无抓取标注6-DoF抓取检测方法[J]. 系统仿真学报, 2026, 38(5): 1290-1302. |
| [9] | 姜彦吉, 肖星佚, 董浩, 于淼, 黄金山, 刘大千, 费博雯. 融合点线特征的图关系优化3D车道线检测方法[J]. 系统仿真学报, 2026, 38(5): 1303-1319. |
| [10] | 张鑫, 张平, 张琛, 刘威, 韩博阳. 非均质土壤条件下挖掘阻力计算模型研究[J]. 系统仿真学报, 2026, 38(5): 1320-1332. |
| [11] | 王伟, 刘东, 崔新豪, 李博, 肖依永, 任羿. 复杂项目多级动态挣值管理数字化模型及应用[J]. 系统仿真学报, 2026, 38(5): 1350-1364. |
| [12] | 彭莉峻, 苏庭琪, 刘沛津, 何林, 周协武, 张闽心. 融合人体关键点的实验室PPE规范穿戴检测方法[J]. 系统仿真学报, 2026, 38(5): 1365-1382. |
| [13] | 滕靖, 童文聪, 张中杰, 姚幸, 李君羡. 有轨电车交叉口速度自动引导方法及仿真评价[J]. 系统仿真学报, 2026, 38(5): 1426-1439. |
| [14] | 蒋圣超, 裴云庆, 翟宏营, 吴国键, 高放. 基于块编码绝热量子牛顿‒拉夫逊法的潮流计算[J]. 系统仿真学报, 2026, 38(5): 1453-1465. |
| [15] | 秦浪, 谢嘉成, 乔晓军, 王学文, 肖智杰. 执行器位姿异常的机器人轨迹规划调整方法[J]. 系统仿真学报, 2026, 38(5): 1466-1483. |
| 阅读次数 | ||||||
|
全文 |
|
|||||
|
摘要 |
|
|||||