[发明专利]高功率电磁脉冲作用下PIN限幅器电热一体化分析方法

权利要求书

1.一种高功率电磁脉冲作用下PIN限幅器电热一体化分析方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，建立所要求解的PIN二极管的物理模型，并采用曲六面体对该物理模型进行剖分，得到PIN二极管物理模型的结构信息，即六面体单元的编号和六面体上各节点的物理坐标值；

第二步，从半导体漂移-扩散方程组出发，对方程组采用伽辽金测试，将所要求解的未知量载流子浓度n、p以及电势在各节点上展开，得到求解方程；利用牛顿迭代法求解方程得到PIN二极管物理模型各节点上的载流子浓度以及电势分布；

第三步，从热传导方程出发，对热传导方程采用伽辽金测试，将所要求解未知量温度T在各节点上展开，得到求解方程；将PIN二极管物理模型各节点上功率密度P_d代入热传导方程，计算得到PIN二极管内部温度T分布；

第四步，对于PIN限幅器电路，遵循基尔霍夫电压、电流定律推导出电路方程，对电路方程采用牛顿迭代法进行求解，所要求解的未知量为电路中PIN二极管两端电压；在给定PIN二极管试探电压的情况下，电路中PIN二极管的电流和温度采用第二步和第三步中的物理模型求解得到，所求得的PIN二极管电流代入电路方程进行下一步牛顿迭代；

第五步，不断重复第二、三、四步，直到求得的PIN二极管两端电压满足收敛精度，此时求得的电压即为限幅电路中PIN二极管两端真实电压；同时得到PIN管内部的载流子浓度n、p、电势和温度T的分布；

第六步，对PIN限幅器电路加上一个高功率脉冲，通过第五步所述的求解过程求得电路中PIN二极管两端电压、电流以及PIN二极管中的温度分布；

所述步骤三中利用第二步求得的n、p、求出PIN二极管内部电场E和电流密度J，从而计算得到各节点功率密度P_d＝E×J；在求得PIN二极管内部温度T之后，对半导体漂移-扩散方程中随温度变化的参数进行更新，实现电热一体化计算；所述随温度变化的参数包括迁移率和载流子产生复合率。