Sentaurus TCAD学习之SDEVICE

SDEVICE的BV部分分析

## Tool: Sentaurus Device 
## Characteristics: Breakdown Voltage
//击穿电压特性
## Dependency: Should be run after the process simulation of NMOS device
//应该在NMOS器件过程仿真后进行运行
#setdep @node|NMOS@

## Initial settings for NMOS power device simulations

File {
	grid      = "n@node|NMOS@_msh.tdr"
	/*
	输入文件，输入前面的网格文件，
	网格文件包含器件尺寸和掺杂等重要信息
	*/
	current   = "@plot@"
	//用于在Inspect中查看曲线	
	plot      = "@tdrdat@"
	//用于使用TecplotSV或者Svisual查看结构
	parameter = "@parameter@"	
	Output=    "@log@"
	/*
	可以双击节点查看运行情况，log表示日志文件
	*/
}

## Electrical contacts
//电极定义部分：用来定义器件所有电极电压的初始值
Electrode {
	#if "@tool_label@" == "BV"
	//如果节点标签为BV执行以下命令
#	{ Name="drain" Voltage= 0.0 Resist= 1e8 }
//对代码进行注释
    { Name="drain" Voltage= 0.0 resist= 3e9}
    /*
    Voltage定义了电极电压，电极接触默认为欧姆接触
    Resist表示在漏极串联了一个高值电阻
    */
	#elif "@tool_label@" == "UIS"
	//如果节点标签为UIS执行以下命令
	{ Name="drain" Voltage= 0.0 Resist= @<1e5/L_cell>@ }
	#else
	//如果以上条件都不是
	{ Name="drain" Voltage= 0.0 }
	#endif
	{ Name="source" Voltage= 0.0 resist= 1e-3}
	{ Name="gate" Voltage= 0.0 Material= "PolySi" resist= 1e-3 }
	
}

#if "@tool_label@" == "SC" || "@tool_label@" == "UIS"
//如果节点标签为SC或者UIS，则执行以下命令
//热电极部分定义了器件的热接触
Thermode {
	 { name= "gate" temperature=300 SurfaceResistance=0.3e5 }
	 //这是一个带有0.3*10^5cm^2K/W热阻的热阻边界条件，在热电极栅极处指定
	 { name= "source" temperature=300 SurfaceResistance=10.3 }
	 //这是一个带有300cm^2K/W热阻的热阻边界条件，在热电极源极处指定
	{ name= "drain" temperature=300 SurfaceResistance= 10.3 }
	//这是一个带有300cm^2K/W热阻的热阻边界条件，在热电极漏极处指定
}
#endif

## Physics models
Physics {
	Areafactor=@<1e8/(0+L_cell)>@
	//面积因子
	Temperature=@Tamb@
	//温度
	EffectiveIntrinsicDensity ( oldSlotboom NoFermi )
	//表示使用禁带变窄模型
	}
//物理模型使用的原料是碳化硅
Physics (Material = "SiliconCarbide"){
//Recombination定义了复合模型
	Recombination (
		SRH(DopingDependence TempDependence)
		//通过指定SRH参数激活SRH模型
		Auger
		//Auger模型在正向导通载流子浓度较高、大注入时起主要作用
		#if "@tool_label@" == "BV" || "@tool_label@" == "SC" || "@tool_label@" == "UIS"
		//节点标签为BV或SC或UIS时，执行以下命令
			Avalanche(OkutoCrowell)
			/*
			为了在雪崩产生模型中包含对能量带隙的依赖，
			将关键字BandgapDependence指定为Avalanche、eAvalanche或hAvalanche
			*/
			ConstantCarrierGeneration (value = 1e8)
			//恒定载波生成模型：最简单的生成模型计算一个恒定的载波生成Gconst
		#endif
	)  
	//Mobility定义了迁移率模型
	Mobility ( 
		DopingDependence
		//迁移率与掺杂浓度的关系	
		Enormal
		//模拟界面散射对载流子迁移率的影响
		HighFieldSaturation
		//迁移率与高电场的关系
	)
#	IncompleteIonization
//半导体器件的各向异性特性
	Aniso (
		eMobilityFactor (Total) = 0.83
			hMobilityFactor (Total) = 1.00
		//总各向异性迁移率
		#if "@tool_label@" == "BV" || "@tool_label@" == "SC" || "@tool_label@" == "UIS"
		//如果节点标签为以上名称
			Avalanche
			//雪崩
		#endif
#		direction(SimulationSystem) = (1,0,0)
		//对格点参数没有依赖性
	)
	//光学问题
	Optics
		(
			OpticalGeneration
			(
				SetConstant(Value = 1e12)
				//可以在指定区域或材料中设置背景恒定的光学生成
				//假设所有半导体区域具有相同的光产生速率
			)
		)
	#if "@tool_label@" == "SC" || "@tool_label@" == "UIS"
		Thermodynamic
		//晶格温度的热力学模型
		TEPower(Analytic) 
		//解析式TEP模型
	#endif
	
}

## Interface charges at SiliconCarbide-Oxide interface
//碳化硅氧化物界面的界面电荷
#if 1
//MaterialInterface = :材料界面域
Physics(MaterialInterface= "SiliconCarbide/Oxide") {
  Traps (FixedCharge Conc=@FC@)
  //FixedCharge:陷阱总是被完全占据
  /*
  对于固定电荷陷阱，Conc的符号表示固定电荷的符号。对于其他陷阱类型，Conc不一定为负
  当为Fixed Charge陷阱指定Single Trap时，固定电荷的符号使用Conc (如果指定)的符号。
  若忽略Conc或指定Conc = 0，则固定电荷为正。为获得Single Trap的负定电荷，为Conc指定任意负值。
  */
}
#endif

## Math Set-up
#if "@tool_label@" == "IdVg" || "@tool_label@" == "IdVd" || "@tool_label@" == "BV" || "@tool_label@" == "IsVs" 
//如果节点标签为IdVg或IdVd或BV或IsVs时，执行以下命令
Math {
	ExtendedPrecision(80)
	//使用扩展的精确浮点算法进行仿真
	//在Linux操作系统上，硬件上支持80位扩展精度算法，性能没有明显下降
	Iterations=50
	//求解所需的迭代次数
	Notdamped=50 //应用Bank - Rose阻尼前的牛顿迭代次数。
	//当迭代次数超过数学部分(默认为1000)中NotDamped指定的值时，Bank - Rose阻尼被激活
	eDrForceRefDens= 1
	//0cm^-3(r)高场迁移率驱动力阻尼参数，别名RefDens_ eGradQuasiFermi_Zero
	hDrForceRefDens= 1
	//0cm^-3(r)高场迁移率驱动力阻尼参数，别名RefDens_ hGradQuasiFermi_Zero
	Digits= 5 
	//ANP误差计算中相对误差位数
	ErrRef(electron) = 1
	//ErrRef用于ANP误差计算的参考误差参数
	ErrRef(hole) = 1
	Extrapolate
	//使用外推法
	Transient= BE
	//使用Transient命令进行瞬态时间仿真
	TensorGridAniso
	//只针对应力移动性，Off (g)对各向异性压电迁移率使用张量-网格近似。
	RHSmin= 1e-30
	//用于松弛收敛的ANP RhsMin，
	//1e-5 Minimum of -norm of the RHS in each Newton iteration.
	RHSmax= 1e30
	//对于瞬态模拟，如果RHS范数超过RhsMax，则认为解发散
	//1e15 Maximum of -norm of the RHS in each Newton iteration. Used only during transient simulations.
	RHSFactor= 1e30
	//1e10 Maximum increase of the -norm of the RHS between Newton iterations.
	CDensityMin= 1e-30
	//3e-8 (r) Current limit for parallel electricfield computation.
	number_of_threads= 4
	//以激活光线跟踪的多线程能力
  	ParallelToInterfaceInBoundaryLayer(FullLayer -ExternalBoundary)
  	//控制沿界面移动和雪崩模型驱动力的计算
   	ElementAvalancheMinAngle=0
   	//元素雪崩最小角度
   	eMobilityAveraging=ElementEdge
   	//使用元素-边缘平均电子迁移率
   	hMobilityAveraging=ElementEdge
   	//使用单元-边缘平均空穴迁移率
	Method= ParDiso
	//非对称置换迭代求精
	BreakCriteria{Current (Contact="drain" absval=1e-4)}
	//可以指定接触电压和接触电流的限值
	ExitOnFailure  
	// 一旦Solve命令失败，则终止仿真
}

//用于采集与输出所需的Sdevice仿真输出绘图结果
Plot {
	Potential SpaceCharge
	eDensity hDensity
	eCurrent hCurrent TotalCurrent/vector CurrentPotential
	ElectricField/vector
	eQuasiFermi hQuasiFermi
	egradQuasiFermi hgradQuasiFermi
	SRH Auger
	AvalancheGeneration eAvalanche hAvalanche
	eMobility hMobility
	eMobilityAniso hMobilityAniso
	eMobilityAnisoFactor hMobilityAnisoFactor
	DielectricConstant DielectricConstantAniso
	Doping DonorConcentration DonorPlusConcentration AcceptorConcentration AccepMinusConcentration
	NitrogenConcentration NitrogenActiveConcentration
#	NitrogenConcentration_split1 NitrogenActiveConcentration_split1 NitrogenPlusConcentration_split1
#	NitrogenConcentration_split2 NitrogenActiveConcentration_split2 NitrogenPlusConcentration_split2
	AluminumConcentration AluminumActiveConcentration
	ConductionBandEnergy ValenceBandEnergy BandGap
	
	# Traps visualization
	eTrappedCharge hTrappedCharge
	eInterfaceTrappedCharge hInterfaceTrappedCharge
	eGapStatesRecombination hGapStatesRecombination
	TotalInterfaceTrapConcentration
}

#endif

Solve {
   Coupled(Iterations= 10 LineSearchDamping= 1e-4) { Poisson }
   //LineSearchDamping:最小允许阻尼系数为线搜索阻尼
#   Plot(FilePrefix="n@node@_Poisson")
#   Coupled(Iterations= 1000 LineSearchDamping= 0.001 ) { Poisson Hole }
#  Coupled(Iterations= 1000 LineSearchDamping= 0.001 ) { Poisson Electron Hole  }
    	Plot(FilePrefix="n@node@_Zero")
      
   NewCurrentPrefix="BV_"
   //对当前文件使用前缀
    Quasistationary (
      InitialStep= 1e-6 Increment= 2.0
      MinStep= 1e-12 MaxStep= 0.1
      Goal { Name= drain Value=3000 }
   ){ Coupled { Poisson Electron Hole }
    Plot (FilePrefix="n@node@_output_1200V" When( contact=drain voltage=1200 ) NoOverWrite)}
    //NoOverWrite通过编号为每个新的保存或绘图文件赋予一个新的名称		
 #  System ("rm n@node@_des.plt")
}