[发明专利]人体静电作用下半导体器件电热一体化分析方法

权利要求书

1.一种人体静电作用下半导体器件电热一体化分析方法，其特征在于，步骤如下：

第一步，建立半导体器件的求解模型，并采用曲六面体对模型进行剖分，得到模型的结构信息，包括六面体的单元信息及节点信息；

第二步，将半导体器件接入到人体静电放电等效模型电路中去，实现半导体与外电路的联合求解，列出所需要的KVL、KCL方程，利用牛顿迭代法求解所述方程，具体如下：

在人体静电放电模型上加上一个半导体器件，并规定半导体器件上的电压和电流分别为V_D和I_D，则根据电路结构知，V_D＝U_b，I_D＝i_D，I_D＝f(V_D)；

根据基尔霍夫定理，得到电路方程：

上式中f(V_D)表示半导体内部电压电流的非线性关系；

经过整理变形得到：

上式中上标t表示当前时刻，上标t-1表示前一时刻，Δt表示时间差；

将上面的六个方程利用牛顿迭代法进行求解，不断更新当前时刻的电压和电流值，直到收敛为止，方法是令：

利用牛顿迭代法求解各式：

经过以上推导，得到了易于编程实现求解的方程的形式：

第三步，对半导体器件内部的电热特性进行分析，得到当前时刻半导体器件内部的电压、电流分布和温度分布；

第四步，将所求得的半导体器件内部的电流值带入到第二步方程中，检验是否满足外电路求解收敛精度：如果满足，则输出半导体器件内部的电压、电流和温度值；如果不满足，则重复步骤二、三和四，直到满足收敛精度为止。

2.根据权利要求1所述的人体静电作用下半导体器件电热一体化分析方法，其特征在于：第一步中所述采用曲六面体对模型进行剖分，具体为：采用ANSYS对半导体器件的物理模型进行剖分。

3.根据权利要求1所述的人体静电作用下半导体器件电热一体化分析方法，其特征在于：第三步所述对半导体器件内部的电热特性进行分析，得到当前时刻半导体器件内部的电压、电流分布和温度分布，具体如下：

(1)从电流密度方程、电流连续性方程和泊松方程组成的漂移-扩散方程组出发，求解得到各节点的电场及电流分布，并由电场及电流分布得出各节点功率密度；

(2)建立半导体器件的热传导方程，将功率密度作为热源项代入该热传导方程中，求解得到各节点温度分布；

(3)根据得到的温度更新(1)中漂移-扩散方程中与温度有关的参数，再次计算各节点的电场分布及电流分布；

(4)循环步骤(1)～(3)，直到漂移-扩散方程达到收敛条件，此时的电压、电流分布和温度分布就是当前时刻的电热分布结果。