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Finite Element Approach Based Numerical Framework for Device Simulator
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DOI：10.1109/TCAD.2025.3531343.png)
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摘要
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本研究提出了一种基于有限元方法（FEM）的数值框架，用于有效计算漂移-扩散方程，并将其编译为并行计算器件模拟器。在该框架中，开发了一种新型的迎风FEM来求解对流占优的连续性方程。在迎风方法的实现中，采用矢量基函数将边缘流线迎风（SU）电流密度插值到网格中，以获得空间电流密度，然后使用标量FEM构建单元矩阵方程。通过将2-D PN结的计算结果与COMSOL Semiconductor获得的结果进行比较，首先验证了所提出框架的准确性。接着，通过多个数值案例，展示了其在网格适应性、计算稳定性和效率方面相对于FBSG-、SU Petrov Galerkin（SUPG）-或基于控制体积-有限元方法SUPG框架的优势。最后，通过将所提出的框架与区域分解方案和完全耦合的牛顿方法相结合，开发了一个包含稳态和瞬态求解器的并行计算器件模拟器。对自制模拟器的性能进行了评估，包括计算精度、大规模问题求解能力和可扩展性。
Keyword:
Drift-diffusion model
hybrid finite element method (FEM)
parallel computing simulator
semiconductor device modeling
upwind method
期刊
I
IF:
2.9
论文数:
671
被引数:
9.6K
机构
引用论文
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A multiscale control volume finite element method for advection–diffusion equations一种用于对流-扩散方程的多尺度控制体积有限元方法
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