[发明专利]分析含半导体微波电路电热特性的高效时域方法

权利要求书

1.一种分析含半导体微波电路电热特性的高效时域方法，其特征在于，步骤如下：

第一步，利用共形时域有限差分法CFDTD对含半导体微波电路中的线性电磁场结构建立求解模型，采用四面体对模型进行剖分，得到模型的结构信息，包括四面体的单元信息及节点信息；建立非线性电路部分的求解模型，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，从麦克斯韦方程方程组出发，利用共形时域有限差分的原理，在电磁场结构中的场-路连接位置处加载边界条件，并分析稳定性条件，求解线性电磁场结构得到线性场-路耦合矩阵方程；通过时域分割法对微波电路中线性电磁结构进行全波分析，将多端口电路分割为若干独立的部分，在各端口添加时域冲击响应，进而求解得每个端口的时域信息；线性场-路耦合矩阵方程的计算次数等于线性的电磁结构中的端口数；

第三步，利用得到的时域冲击响应信号，将每个端口连接的电路结构耦合起来，得到耦合的电压和电流的信息，再联立含非线性半导体部分的电路，得到非线性的系统矩阵方程；非线性半导体部分利用时域谱元法求解载流子浓度以及电势，将所要求解的载流子浓度以及电势在各节点上展开，采用伽辽金法测试将漂移扩散方程组和热传导方程进行耦合求解，求解牛顿迭代的初值和半导体边界处的边界条件，得到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。

2.根据权利要求1所述的分析含半导体微波电路电热特性的高效时域方法，其特征在于：所述第二步中，通过在线性的电磁结构部分每个端口加载时域冲击信号，得到每个端口加载时域冲击信号情况下，在每个端口的时域冲击响应信号；针对多端口的电路网络，采用时域冲击响应函数描述整个系统每个端口之间的关系，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)分别表示每个时间在每个端口m位置的总的电压和电流，V_sm(t)是时域冲击信号源的信息，R_m是每个端口m位置处连接的电阻，g_mn(t)是总的时域冲击响应信息，它表示在端口n位置处加载时域冲击信号源V_sn(t)时，每个端口m位置处的时域响应信号。

3.根据权利要求1所述的分析含半导体微波电路电热特性的高效时域方法，其特征在于：所述第三步中，含半导体微波电路中线性电磁场结构和非线性电路部分采用不同的时域分析方法，将冲击响应关系耦合基于物理模型的非线性半导体方程，得到非线性的系统矩阵方程。