Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
So sánh phương pháp xấp xỉ vi phân bậc cao rõ ràng và bậc thấp ngầm tương tự cho mô hình hóa vi mô thời gian của thiết bị bán dẫn trên máy tính song song
Tóm tắt
Bài báo này nghiên cứu mô hình hóa thiết bị bán dẫn lưỡng cực bằng phương pháp FDTD 2D thích ứng với tính toán song song. Hiệu suất của một xấp xỉ rõ ràng bậc hai, cụ thể là phương pháp Nessyahu-Tadmor (NT2) kết hợp với phương pháp phân hoạch miền, được so sánh với một xấp xỉ ngầm tạm thời cổ điển dựa trên phương pháp Ẩn Hướng Thay Đổi (ADI). Việc so sánh được thực hiện từ cả hai khía cạnh ổn định số và hiệu suất tính toán, bằng cách sử dụng mô phỏng dịch chuyển-khuếch tán và năng lượng-momentum. Cấu trúc thử nghiệm là một điốt IMPATT sóng milimét, cả RF và hoạt động nội bộ của nó đều có tính phi tuyến cao. Kết quả cho thấy rằng các xấp xỉ rõ ràng bậc cao có thể cạnh tranh với các xấp xỉ ngầm và cho phép phát triển các mô hình hiệu quả, rất thích hợp cho tính toán song song.
Từ khóa
#thiết bị bán dẫn #lưỡng cực #mô hình hóa thời gian #phương pháp FDTD #tính toán song song #phương pháp Nessyahu-Tadmor #phương pháp Ẩn Hướng Thay ĐổiTài liệu tham khảo
Blotekjaer, K.: Transport equations for electrons in two-valley semiconductors. IEEE Trans. Electr. Dev. 17, 38–47 (1970).
Reiser, M.: Large scale numerical simulation of microwave gallium arsenide submicronic gate field effect transistor. Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 1, 17–38 (1972)
Selberherr, S., Schütz, A., Pötzl, H.W.: MINIMOS— A two dimensional MOS transistor analyser. IEEE Trans. Electr. Dev. 27(8), 1540–1550 (1980)
Gardner, C.L.: Numerical simulation of a steady-state electron shock wave in a submicrometer semiconductor device. IEEE Trans. Electr. Dev. 38(2), 392–398 (1991)
Xiao, S., Huang, C.: A transient numerical scheme for the simulation of GaAs MESFETs and circuits. Solid-State Electr. 12, 1519–1524 (1990)
Nessyahu, H., Tadmor, E.: Non-oscillatory central differencing for hyperbolic conservation laws. J. Comput. Phys. 87, 408–463 (1990)
Liu, X.-D., Tadmor, E.: Third order nonoscillatory central scheme for hyperbolic conservation laws. Numerishe Mathematik 79, 397–425 (1998)
Toselli, A., Widlund, O.: Domain decomposition methods—Algorithms and theory. Springer series in Comput. Mathemat. 34 (2004).
Gropp, W., Lusk, E., Skjelum, A.: Using MPI: Portable Parallel Programming with the Message-Passing-Interface. MIT Press, Cambridge, Massachussetts (1994)
Fatemi, E., Jerome, J., Osher, S.: Solution of the hydrodynamic device model using high-order nonoscillatory shock capturing algorithms. IEEE Trans. Comput.-Aid. Design 10(2), 232–244 (1991)
Dalle, C., Rolland, P.A.: Drift-diffusion versus energy model for millimetre-wave IMPATT diodes modelling. J. Numer. Model.: Electr. Networks, Dev. Fields 2, 61–73 (1989)