1.一种基于稳定化高阶混合间断伽辽金的大功率半导体器件漂移-扩散模型求解方法,其特征在于,包括:首先,在更新后的外加电压下试探求解载流子漂移-扩散系统,并估计数值误差;然后,基于所述数值误差构造初始人工扩散项并丢弃试探解,重新开始稳定迭代,在后续的每次迭代中,若存在数值误差大于预设阈值,则更新人工扩散项,直到当前电压下的非线性系统收敛;具体包括如下步骤:第1步,建立半导体器件的多物理场耦合系统几何模型,对其进行初始网格剖分,得到网格拓扑,即形函数信息、单元邻接关系以及边界条件;第2步,建立半导体器件的物理模型,包括掺杂材料属性、掺杂浓度分布、迁移率退化模型和载流子碰撞电离模型;第3步:在仿真软件中更新网格拓扑、半导体物理模型与边界条件,针对稳态半导体中载流子漂移-扩散方程,采用混合间断伽辽金方法进行弱形式化,然后利用高阶间断多项式空间进行离散化,组装漂移-扩散模型的线性系统矩阵;其中,通过混合间断伽辽金方法的冗余自由度估计数值解的截断误差,定位载流子对流-扩散系统中的强对流单元,并基于数值误差系统的分布和计算结果得到人工扩散项的分布,总的数值误差分布满足不超过以下三部分之和:源自于人工扩散项对物理方程更改的误差、源自于将无穷维函数向有限维函数空间投影产生的截断误差以及源自于数值框架本身的精度和稳定性误差;由此,基于误差估计值自适应平衡扩散误差和振荡误差;第4步:将人工扩散项置零,求试探解;第5步:遍历所有网格单元,使用数值跳量估计数值误差分布;第6步:判断两次迭代之间的相对误差是否小于预设误差容忍度,若是进入第7步;否则进入第8步;第7步:判断是否达到预设电压数值,若是结束算法,否则进入第3步;第8步:判断是否存在网格单元的数值误差大于预设阈值,若是进入第9步,否则进入第10步;第9步:保持边界条件不变,迭代求解,进入第5步;第10步:根据误差分布更新人工扩散项,具体为:更新人工扩散项为数值误差的函数为 ,其中, 为用户定义的人工扩散项最大值, 为用户定义的人工扩散项参数,决定了扩散项数值对于数值跳量的敏感度;在非线性系统迭代过程中,需要用误差的累计值而非真实值更新人工扩散项,即上式中 取 ,且有 为 和 中的较大者,其中, 为单元 中误差估计值在第 次迭代中的数值, 为单元 中误差估计值在第 次迭代中的数值。
2.根据权利要求1所述的基于稳定化高阶混合间断伽辽金的大功率半导体器件漂移-扩散模型求解方法,其特征在于:将半导体器件中载流子漂移-扩散模型的求解变量 替换为载流子准费米势 ,并基于等价变换将描述载流子输运的控制方程还原为非线性漂移扩散方程,其中, 为静电势, 为电子浓度, 为空穴浓度, 为电子准费米势, 为空穴准费米势。
3.根据权利要求1所述的基于稳定化高阶混合间断伽辽金的大功率半导体器件漂移-扩散模型求解方法,其特征在于:第5步中使用数值跳量估计数值误差分布具体为:将人工扩散项的优化过程与非线性问题的迭代过程相结合,构建后验误差指示子以估计数值误差,在网格单元中重叠的冗余自由度具有不同的数值,将其用于表征数值解的振荡误差,基于骨架解的冗余自由度计算全局解误差,基于骨架解和局部解之间的冗余自由度计算单元局部误差,由此误差的表征只需要产生的局部场和骨架场,不需要求解伴随系统或构造其它问题。
4.根据权利要求1所述的基于稳定化高阶混合间断伽辽金的大功率半导体器件漂移-扩散模型求解方法,其特征在于:第6步中收敛判据为:相邻两次迭代的解 、 间的差值的模与 之比不超过预设的误差容忍度 。
5.根据权利要求1所述的基于稳定化高阶混合间断伽辽金的大功率半导体器件漂移-扩散模型求解方法,其特征在于:第8步中判断是否存在单元 中的后验误差指示子数值 大于或等于预设误差阈值,所述预设误差阈值取为小于热压的数量级,即 。