우수한 수렴특성을 갖는 3차원 열흐름 방정식의 이산화 방법 (A discretization method of the three dimensional heat flow equation with excellent convergence characteristics)

서지정보

· 발행기관 : 한국전기전자학회
· 수록지 정보 : 전기전자학회논문지 / 6권 / 2호 / 136 ~ 145페이지
· 저자명 : 이은구, 윤현민, 김철성

초록

정상상태에서 소자 내부의 격자온도 분포를 해석할 수 있는 시뮬레이터를 개발하였다. Slotboom 변수를 사용하여 열흐름 방정식을 이산화하였고, 요소내에서 열전도율의 적분값을 해석적으로 구할 수 있는 방법을 제안하였다. 제안된 방법의 타당성을 검증하기 위해 접합 다이오드와 BJT에 대해 모의실험을 수행하였고 DAVINCI와 MEDICI의 결과와 비교하였다. 접합 다이오드에서 순방향 인가전압이 1.4[V]일 때 격자 온도분포는 DAVINCI의 결과와 2%의 상대오차를 보였으며 BJT에서 컬렉터 전압이 5.0[V]이고 베이스 전압이 0.5[V]일 때 격자 온도분포는 MEDICI의 결과와 3%의 상대오차를 보였다. BANDIS에서 제안된 열전도율의 적분방법을 사용하는 경우 수렴을 위해 평균 3.45회의 행렬 연산이 필요하나 DAVINCI에서는 평균 5.1회의 행렬 연산이 필요하였고 MEDICI는 평균 4.3회 행렬연산이 필요하였다.

영어초록

The simulator for the analysis of the lattice temperature under the steady-state condition is developed. The heat flow equation using the Slotboom variables is discretized and the integration method of the thermal conductivity without using the numerical analysis method is presented. The simulations are executed on the junction diode and BJT to verify the proposed method. The average relative error of the lattice temperature of diode compared with DAVINCI is 2% when 1.4[V] forward bias is applied and the average relative error of the lattice temperature of BJT compared with MEDICI is 3% when 5.0[V] is applied to the collector contact and 0.5[V] is applied to the base contact. BANDIS using the proposed method of integration of thermal conductivity needs 3.45 times of matrix solution to solve one bias step and DAVINCI needs 5.1 times of matrix solution MEDICI needs 4.3 times of matrix

참고자료

· 없음