[發明專利]分析含半導體微波電路電熱特性的高效時域方法

有效

• 申請號: 201910256812.5
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN111859838B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 丁大志;陳如山;樊振宏;潘濤;李翰祥
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06F30/398
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 王瑋

1.一種分析含半導體微波電路電熱特性的高效時域方法，其特征在于，步驟如下：

第一步，利用共形時域有限差分法CFDTD對含半導體微波電路中的線性電磁場結構建立求解模型，采用四面體對模型進行剖分，得到模型的結構信息，包括四面體的單元信息及節點信息；建立非線性電路部分的求解模型，并采用曲六面體對模型進行剖分，得到模型的結構信息，包括六面體的單元信息及節點信息；

第二步，從麥克斯韋方程方程組出發，利用共形時域有限差分的原理，在電磁場結構中的場-路連接位置處加載邊界條件，并分析穩定性條件，求解線性電磁場結構得到線性場-路耦合矩陣方程；通過時域分割法對微波電路中線性電磁結構進行全波分析，將多端口電路分割為若干獨立的部分，在各端口添加時域沖擊響應，進而求解得每個端口的時域信息；線性場-路耦合矩陣方程的計算次數等于線性的電磁結構中的端口數；

第三步，利用得到的時域沖擊響應信號，將每個端口連接的電路結構耦合起來，得到耦合的電壓和電流的信息，再聯立含非線性半導體部分的電路，得到非線性的系統矩陣方程；非線性半導體部分利用時域譜元法求解載流子濃度以及電勢，將所要求解的載流子濃度以及電勢在各節點上展開，采用伽遼金法測試將漂移擴散方程組和熱傳導方程進行耦合求解，求解牛頓迭代的初值和半導體邊界處的邊界條件，得到半導體內部的載流子和電勢的分布，最終得到微波半導體電路結構中的瞬態電流分布，完成仿真過程。

2.根據權利要求1所述的分析含半導體微波電路電熱特性的高效時域方法，其特征在于：所述第二步中，通過在線性的電磁結構部分每個端口加載時域沖擊信號，得到每個端口加載時域沖擊信號情況下，在每個端口的時域沖擊響應信號；針對多端口的電路網絡，采用時域沖擊響應函數描述整個系統每個端口之間的關系，公式如下：

V_sm(t)＝V_m(t)+R_mI_m(t),m＝1,…,n (2)

V_m(t)和I_m(t)分別表示每個時間在每個端口m位置的總的電壓和電流，V_sm(t)是時域沖擊信號源的信息，R_m是每個端口m位置處連接的電阻，g_mn(t)是總的時域沖擊響應信息，它表示在端口n位置處加載時域沖擊信號源V_sn(t)時，每個端口m位置處的時域響應信號。

3.根據權利要求1所述的分析含半導體微波電路電熱特性的高效時域方法，其特征在于：所述第三步中，含半導體微波電路中線性電磁場結構和非線性電路部分采用不同的時域分析方法，將沖擊響應關系耦合基于物理模型的非線性半導體方程，得到非線性的系統矩陣方程。