一种涉及热边界条件的微器件电热耦合建模分析方法技术

本发明专利技术提供了一种涉及热边界条件的微器件电热耦合建模分析方法，通过根据微器件的结构和封装构建微器件的几何模型，之后再对几何模型添加各项参数得到表述微器件整体结构、输入和输出关系的等效模型；对等效模型通过等效热边界条件进行约束以模拟真实环境下热效应和电热耦合对器件的影响，从而获得具有预测瞬态热响应的电热耦合模型。本发明专利技术通过对表述微器件整体结构、输入和输出关系的等效模型建模以及对封装等效热阻建模，并结合这两个模型得到更符合实际的微器件热交换情况的热电耦合模型，再添加电信号对热电耦合模型进行测试分析，可以更精确的评估微器件在实际环境下的散热情况，更加准确的预测微器件工作状态和热稳定性。定性。定性。

【技术实现步骤摘要】
一种涉及热边界条件的微器件电热耦合建模分析方法


[0001]本专利技术属于微器件设计
，具体涉及一种涉及热边界条件的微器件电热耦合建模分析方法。

技术介绍

[0002]微器件的热效应会对器件的性能和可靠性产生重要影响。例如晶体管、二极管、场效应管等，这些器件的电学特性会受到器件的温度影响而发生变化。因此，对于微器件的热效应进行研究和优化是非常重要的。微器件在微观尺度下的具有特殊性质，其热传导和电传导的机制与宏观尺度下有很大的不同，热量和电流的分布可能会出现非线性和非均匀的情况。因此对于微型器件的电热耦合建模必须考虑器件内部的温度分布和与外界的热量交换。
[0003]基于SIPCE模型的建模方法可以参数化地描述器件的电学特性，但是基于行为和数据拟合的方式，缺乏底层物理分析。基于有限元的数值计算方法，可以将器件分解为许多小的单元，对每个单元进行数值计算，最终得到整个器件的电热分布情况。该方法是目前常用的微器件电热耦合建模方法。
[0004]目前存在的建模仿真方法有两类，第一类为电
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热单项耦合方法，即通过电信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涉及热边界条件的微器件电热耦合建模分析方法，其特征在于，包括：S100，获取微器件的物理性质参数，并根据物理性质参数构建微器件的几何模型；S200，将所述几何模型输入仿真软件中，以在所述仿真软件中联立半导体泊松方程、电流连续性方程以及热力学模型，得到表述微器件整体结构、输入和输出关系的等效模型；S300，根据微器件的封装情况确定微器件封装的等效热边界条件；S400，将所述等效热边界条件对所述等效模型进行约束得到电热耦合模型；S500，通过向所述电热耦合模型添加电信号进行分析测试，得到微器件的内部峰值温度随时间的变化趋势以及瞬态的温度分布图。2.根据权利要求1所述的涉及热边界条件的微器件电热耦合建模分析方法去，其特征在于，S100包括：S110，获取微器件的各层结构、材料分布、材料通用参数以及封装散热结构；S120，基于各层结构、材料分布、材料通用参数以及封装散热结构，构建微器件的几何模型。3.根据权利要求1所述的涉及热边界条件的微器件电热耦合建模分析方法，其特征在于，S200包括：S210，根据微器件的工作情况将所述几何模型进行离散网格划分；S220，在Sentaurus TCAD软件中分别选择半导体泊松方程、电流连续性方程以及热力学模型；S230，定义等效模型的变量参数得到表述微器件整体结构、输入和输出关系的等效模型。4.根据权利要求3所述的涉及热边界条件的微器件电热耦合建模分析方法，其特征在于，S220中的半导体泊松方程，用于描述半导体内部载流子分布与电势的关系，表示为：其中，ε是材料的介电常数，是电势，q是单位电荷，p是空穴浓度，n是电子浓度，N是材料的净掺杂浓度；S220中的电流密度方程，用于描述热效应的电流运动情况，表示为：其中，μ
n
是电子的迁移率，μ
p
是空穴的迁移率，φ
n
、φ
p
均为材料的准费米势，是电子的热量贡献项，是空穴的热量贡献项；S220中的热力学模型，用于描述半导体内部晶格温度和热量的关系，表示为：其中，c
L

【专利技术属性】
技术研发人员：李福星，柴常春，徐乐，郑鑫，王蕾，张好彬，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：