[发明专利]一种含半导体物理模型的微波电路特性分析方法

摘要

本发明公开了一种含半导体物理模型的微波电路特性分析方法。该方法主要利用时域体面积分方法的场路耦合算法分析含半导体物理模型的微波电路结构。场路耦合算法要求在电磁结构和电路结构连接位置处具有相同电流和电位。而其中的半导体的物理特性是通过时域谱元方法进行数值求解。因为半导体的内部物理变化过程是通过漂移扩散方程描述的，所以半导体的物理特性是非线性的，微波电路的电特性计算过程需要采用离散的牛顿迭代方法，同时采用改进的严格同步的耦合求解过程，提高了算法的稳定性和高效性。

主权项

一种含半导体物理模型的微波电路特性分析方法，其特征在于步骤如下：第一步，建立微波电路结构的求解模型，电磁结构中的金属部分采用三角形对模型进行剖分，介质部分采用四面体的剖分方式，得到模型的结构信息，即每个三角形和四面体的单元信息；第二步，从麦克斯韦方程方程组出发，确定电磁目标的时域电场积分方程；第三步，对金属的面电流Js(r,t)和介质体的电通量密度D(r,t)在空间和时间域上分别进行离散；针对金属表面的面电流的离散方式为在空间上使用RWG基函数进行离散，对电通量密度在空间域上利用SWG基函数进行离散；此外，在时间域上，时域体面积分方程对金属和介质部分均使用4阶Lagrange插值时间基函数进行离散；第四步，将第三步的金属表面电流和介质体的电通量密度展开表达式代入第二步的时域电场积分方程中，然后对离散形式的时域电场积分方程分别在时间上采用点测试、在空间上采用Galerkin测试，得到系统阻抗矩阵方程；第五步，从半导体漂移‑扩散方程组出发,将所要求解的载流子浓度以及电势在各节点上展开，对半导体漂移‑扩散方程采用伽辽金法测试，利用牛顿迭代法求解得到各节点的载流子以及电势分布,最终半导体内部的物理参数；第六步，根据第四步得到的系统阻抗矩阵方程以及第五步得到的半导体物理参数，通过场路耦合建立严格同步的场路耦合矩阵方程，然后通过改进的牛顿迭代求解半导体内部的载流子和电势的分布，最终得到微波半导体电路结构中的瞬态电流分布，完成仿真过程。