关于silvaco仿真碰撞电离情况下电流仿真的收敛问题

zaezae

在altas中创建一个PIN diode结构，利用碰撞电离引发雪崩击穿，以此为基础研发一种I—MOS，具有更小的subthreshold slope 约为5mv/dec。问题是在仿真PIN结构中，当开始发生雪崩击穿时，电流增加过大，导致不收敛的问题。Warning: Solution algorithm cannot reduce residual(s).



附上程序


go atlas


mesh   
x.m  l=0.0    spac=0.5
x.m  l=0.018    spac=0.001
x.m  l=0.018    spac=0.0005
x.m  l=0.025  spac=0.0005
y.m  l=0      spac=0.001
y.m  l=0.05   spac=0.001
y.m  l=0.028   spac=0.0001
y.m  l=0.032   spac=0.0001
y.m  l=0.103   spac=0.0001
y.m  l=0.107  spac=0.0001
y.m  l=0.125  spac=0.001




region num=1 Germanium




electrode  x.min=0.0  x.max=0.024 y.min=0.0  y.max=0.0  name=source
electrode  x.min=0.0  x.max=0.024 y.min=0.125  y.max=0.125 name=drain






doping uniform conc=1e15      x.l=0 x.r=0.025 p.type
doping uniform p.type conc=5.e19  x.l=0 x.r=0.025 y.t=0.0    y.b=0.03
doping uniform n.type conc=5.e19  x.l=0 x.r=0.025 y.t=0.105  y.b=0.125










save outf=imos_75nm.str
tonyplot imos_75nm.str
models  srh  fldmob print


impact selb




solve     init
method gummel newton maxtrap=30 climit=1e-5
#




solve vdrain=0




log outf=PIN_75nm.log
solve  vsource=0 vstep=-0.1 vfinal=-15 name=source






save outf=PIN_75nm_polar.str
tonyplot PIN_75nm_polar.str
tonyplot PIN_75nm.log
quit




个人觉得是因为参杂的边界条件过于理想，导致雪崩击穿过快，但掺杂类型不论是gauss 还是uniform都不能满足条件，但在athena里实现的话，我导师又认为不够精确 一定说要在atlas里直接定义。。。
求高手指导ing，只要让该结构的最后击穿电流Id 达到0.001A即可。PS:网格啥的个人认为已经足够精细，应该不是那个问题。

shelbykuo

回复 1# zaezae

我用你附的码跑了一下，是有这个问题。不过我觉得你的设计有些不同一般。
首先，器件是 P+ - p - N+ 的PIN结构。一般是用 P+ N N+的结构。不知是不是打错了。
再者，1E15的浓度正好是做15v的浓度(参考这个URL的图)，但是这里的图提示需要约1~2micron.
http://ecee.colorado.edu/~bart/book/book/chapter4/ch4_5.htm
但是这个结构只有0.075micron, 所以，很快就Puntch-through了(就是Space charge region延伸到P+了)。因此，跑到5V左右就开始发生avalanche了。
虽然还没跑完，还是可以用Tonyplot读出来看，在log scale中drain电流垂直上升了。

部份结果

雪崩电压主要与这里的P-type浓度与厚度相关。浓度的分布仅能算是第二级的影响因素。我是做这个的，比较熟悉些。

chensunwen

do not understand, just guanshui

春暖花开39066

一直不懂“收敛”这个问题。。。请求高手回答~

gaobadi

不能得出数值解=不收敛，我的理解是这样的，但是即使收敛也不一定是正确的数值

里昂的影子

回复 2# shelbykuo

你好，我是做雪崩二极管的，现在开始仿真，程序一直跑不出来，不知道什么问题，希望指教，qq446219487

撩拨懵懂

回复 2# shelbykuo
你好  我是这个软件的初学者  在进行SPAD的器件仿真  想要得到优化的器件结构对红外与近红外光进行探测  很希望大神能够抽空帮助  谢谢QQ：1183758651

nanjingnanjing

回复 2# shelbykuo


    请问楼主在嘛？等着向楼主请教问题好长时间了，看到请回复，谢谢！

nanjingnanjing

回复 1# zaezae


   楼主这个问题解决了嘛？  求指教

Sirius_dyq

回复 6# 里昂的影子


    您好，请问您知道如何提取PN结雪崩击穿时的碰撞电离率的积分吗？