半導(dǎo)體器件的電磁熱一體化建模.pdf

1、大量試驗(yàn)研究證明，溫度發(fā)生變化的同時(shí)，半導(dǎo)體器件的本構(gòu)參數(shù)矩陣也會(huì)發(fā)生變化，從而改變電路原有的電磁場(chǎng)分布特性。電路和器件的小型化和集成化以及半導(dǎo)體器件的廣泛運(yùn)用，導(dǎo)致電路中的能耗密度進(jìn)一步增大，溫度增高，而高溫會(huì)嚴(yán)重影響電路和器件運(yùn)行的可靠性，從而對(duì)電磁兼容與防護(hù)提出了新的要求。
　　由于器件溫度會(huì)隨時(shí)間改變，難以進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量，本文提出一種基于多物理場(chǎng)耦合的時(shí)域有限差分算法，建立熱場(chǎng)與電磁場(chǎng)的有限差分法和時(shí)域有限差分法（FDM-F

2、DTD）一體化模型。即，使用有限差分法（FDM）實(shí)時(shí)計(jì)算目標(biāo)體的熱傳導(dǎo)，使用時(shí)域有限差分法（FDTD）計(jì)算電磁波與目標(biāo)體的相互作用。由于熱場(chǎng)與電磁場(chǎng)的傳播速度相差108倍，時(shí)間尺度相差很大，傳統(tǒng)FDM-FDTD法在計(jì)算熱場(chǎng)和電磁場(chǎng)時(shí)是單獨(dú)進(jìn)行循環(huán)迭代，本文使用時(shí)間尺度統(tǒng)一算法，將熱場(chǎng)與電磁場(chǎng)的迭代同步，極大縮短了計(jì)算時(shí)間。基于該模型，本文對(duì)半導(dǎo)體器件中不同材料元件的熱傳導(dǎo)特性進(jìn)行了分析，數(shù)值試驗(yàn)表明，溫度的分布通常是非均勻的，導(dǎo)致目標(biāo)體