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简单双晶体管热仿真

2025-09-22 21:00:28

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简单双晶体管热仿真

  • 简单的双晶体管热模拟
    所需模块： DevEdit 3D / Thermal 3D
    最低版本要求： Atlas 5.28.1.R
    示例文件： thermalex01_plot0

本示例演示了两个晶体管的热学仿真。主要的顺序任务包括：

  1. 在 DevEdit 3D 中定义两个相邻的晶体管区域；
  2. 在 DevEdit 3D 中指定散热器（heat sinks）；
  3. 与 Atlas 建立接口；
  4. 选择热模型与材料参数；
  5. 求解温度分布。

在本示例中，结构是通过 DevEdit 3D 定义的。最初在 DevEdit 3D 的图形界面模式下建立结构并生成网格，随后保存命令文件，以便在 DeckBuild 中重新创建该结构。

该结构包含两个相邻的晶体管，嵌入在基底材料中。对于热模拟而言，晶体管仅被视为热源，不考虑其内部细节。在基底材料底部定义了一个铝（Al）区域作为电极。在 Atlas 中，这个区域将作为热边界条件而非电学边界条件。

go atlas 语句会自动将 DevEdit 3D 与 Atlas 连接。在读取三维网格文件后，Atlas 会自动进入三维模式。

material 语句用于通过参数 tc.const 定义各区域的热导率。该参数为热导率赋予一个常数值。后续的示例将展示温度依赖型热导率的情况。power 参数用于设定区域的热输出，即定义这些区域为热源。

只需使用命令 models thermal 即可启用三维热计算。最后阶段通过命令 solve t1=300 设定散热器（或电极）1 的温度为 300 K。最终的三维温度分布结果会保存到由 outfile 参数指定的文件中，可通过 TonyPlot 3D 查看。

若要加载并运行本示例，请在 DeckBuild > Examples 中点击 Load 按钮，这将把输入文件及所有支持文件复制到当前工作目录。然后点击 Run 按钮即可执行示例。

画图格式文件内容

thermalex01_0.set，可视化格式文件

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# 文件头（header）声明，用于标识文件的格式和版本信息，不会执行任何命令或对仿真产生影响
silvaco.file ASCII version=1.14.16 format=1
""
#non-visible objects 元数据行（metadata line），用于描述文件中对象（objects）的可视化状态。0表示文件中没有不可见对象。不影响仿真计算，只是文件结构的可视化属性记录
number-of-non-visible-objects 0

#non-enable-contour objects 所有对象都允许被用于绘制等值线
number-of-non-enable-contour-objects 0

#Cut Plane Settings 记录三维可视化时的观察角度、方向和缩放状态，它们不会影响仿真结果，只影响可视化展示。
# 这三个点共同定义了三维可视化中的坐标系方向。
point_1 0 0 0 # 表示第一个参考点的坐标，通常是三维视图的原点
point_2 1 0 0 # 表示第二个参考点的坐标，用于定义视图的 X 方向基准向量
point_3 0 0 1 # 表示第三个参考点的坐标，用于定义Z 方向（上方向或法线方向）

three_points 0 # 这个参数指示是否使用上述三个点来定义视角。0不启用（使用默认视图方向）
PAN 0 # 平移（pan）参数，用于控制视图在屏幕上的左右或上下移动。0 表示当前视图没有平移偏移
PITCH 90 # 表示俯仰角（pitch angle），即相机绕 X 轴的旋转角度。90 度通常意味着视角从正上方（Z 轴方向）俯视结构。
ELEV 1 # 表示相机高度（elevation）或视角仰角，控制观察点相对于模型的高度。1 可能表示从单位高度（或默认距离）观察模型。

#Cut Plane Axes Settings
# 坐标轴方向的显示方式——即在 2D/3D 绘图时，X/Y 轴是否反转、是否互换。0 不反转
X_REVERSE 0 # X 轴方向不反转
Y_REVERSE 0 # Y 轴方向不反转
XY_SWAP 0 # X 与 Y 轴不交换

#Electrode Properties #定义一个电极（electrode）的位置和编号信息
electrode "Electrode #1" 0 0 4

#Electrode Labels 定义一个名为 "Electrode #1" 的电极标签，显示名也为 "Electrode #1"，标签位置坐标在 (0, 0, 0)，当前状态为“不可见”。
electrode_label "Electrode #1" "Electrode #1" 0 0 0 0

#Region Properties
#这三行定义了三块不同的几何区域（Region #1~#3），
#它们对应不同的材料（由 material ID 指定），
#并将用于后续热、电仿真中设置边界条件与材料属性。
region "Region #1" 0 1 4
region "Region #2" 0 0 4
region "Region #3" 0 0 4

#Region Labels 为三个不同的区域设置可见标签（Region #1、Region #2、Region #3），并将它们显示(1)在默认位置(0 0 0)
region_label "Region #1" "Region #1" 1 0 0 0
region_label "Region #2" "Region #2" 1 0 0 0
region_label "Region #3" "Region #3" 1 0 0 0

#Isosurfaces 等值面（iso-surface）绘图设置 控制三维热或电物理量的可视化显示
iso_surf_draw_mode_id 0
iso_surf "Lattice Temperature" 308

#Overlay Properties 控制 叠加模式（overlay mode） 的状态
#参数0：表示 叠加模式未启用（OFF）。
#参数1：表示启用叠加模式（ON），在可视化时可以将多个物理量或多个绘图对象叠加显示，例如同时显示温度分布和电势分布。
overlay_mode_active 0

#Define the scene matrix 定义 三维场景矩阵,控制 3D 可视化视角、旋转、缩放和平移
# 一个 4×4 仿射变换矩阵
sm_00 -0.74098267362682446
sm_01 0.6514888833293403
sm_02 0.16280943548555929
sm_03 12.964862421565487

sm_10 0.33860615810181838
sm_11 0.5718517760587577
sm_12 -0.74721577600714795
sm_13 -51.913604071154673

sm_20 -0.579905636358506
sm_21 -0.49854566602942968
sm_22 -0.64433040577245815
sm_23 291.79837201919833

sm_30 0
sm_31 0
sm_32 0
sm_33 1

#Define the camera matrix 控制 3D 可视化时摄像机的位置和方向
cm_00 1
cm_01 0
cm_02 0
cm_03 0

cm_10 0
cm_11 1
cm_12 0
cm_13 0

cm_20 0
cm_21 0
cm_22 1
cm_23 -845.03625523005746

cm_30 0
cm_31 0
cm_32 0
cm_33 1

#Define the scene scaling factors 
#定义 三维场景（scene）或模型的缩放比例
ss_xyz 1 1 1 # 1 1 1：表示 X、Y、Z 方向的缩放因子均为 1，即 保持原始比例。

#Define 3D projection
proj_3d_aspect 1.1004901960784315 # 3D 投影的长宽比（aspect ratio）数值 >1 表示 宽度略大于高度，用于控制显示画面不变形。
proj_3d_z_near 499.19702602787191 # 近裁剪平面（near clipping plane）位置 , 模型距离摄像机小于此值的部分不会显示。用于避免摄像机过近导致图形裁剪或显示异常。
proj_3d_z_far 899.05056665876384 # 远裁剪平面（far clipping plane）位置。模型距离摄像机大于此值的部分不会显示。与 z_near 一起定义可视深度范围（depth range）。
proj_3d_height 320.55221448924584 # 3D 投影窗口或场景高度（像素或单位长度）。控制模型在显示窗口中的垂直尺寸，结合 aspect 决定宽度
proj_3d_fovy 25 # 垂直视野角（field of view in Y，单位：度）。数值越大，视角越开（鱼眼效果），越小视角越窄（远距离透视）。当前 25°，属于较窄的透视视角。
proj_3d_type 0 # 投影类型。0 → 透视投影（Perspective projection）,1 → 正交投影（Orthographic projection）

proj_3d_depth_cue 2 # 深度提示（depth cue）模式，用于增强远近感。
#0 → 关闭深度提示
#1 → 开启线性深度提示（远处颜色更淡）
#
#2 → 开启指数深度提示（更明显的透视远近感）
#
#当前 2 → 远近效果较强，让远处的模型颜色更淡，看起来有透视感。

coord_selection 0 # 选择使用哪种坐标系显示数据。0 → 默认世界坐标系（World / Global coordinates）,1 → 局部坐标系（Local / Relative coordinates）
coord_type 0 # 选择坐标类型或显示方式。
#0 → 笛卡尔坐标（Cartesian）
#
#1 → 圆柱坐标（Cylindrical）
#
#2 → 球坐标（Spherical）

#控制 3D 可视化时模型各轴的显示比例，全部保持原比例，不影响仿真
modelview_x_scale 1
modelview_y_scale 1
modelview_z_scale 1

#Global BBox Settings 定义 整个模型的全局边界框（bounding box）
global_bbox_min -12.026903175797166 -12.026903175797166 -12.026903175797166
global_bbox_max 218.04035476369577 218.04035476369577 120.04035476369577

#Define x-y-z Axis Visibility 控制 三维坐标轴的显示状态，当前设置 1 1 1 → 三个坐标轴都可见
x_axis_visibility 1
y_axis_visibility 1
z_axis_visibility 1

#Define Legend Visibility
contour_legend 1 # 控制 等值线/等值面图例（contour legend） 是否显示。
region_legend 1 # 控制 区域图例（region legend） 是否显示。

#Define the DisplayMode
display_mode_id 11 # 指定 3D 模型的显示方式或渲染模式，当前设置 11 → 模型会以 半透明材料 + 等值面显示，同时保留区域和物理量可视化效果。

#Define Show Cut Plane
show_cut_plane 0 # 控制 可视化时是否显示截面，不影响仿真计算或数据

#Define Show Cut Plane X Y Axes
show_cut_plane_x_axis 1
show_cut_plane_y_axis 1

#Define the DrawMode
draw_mode_id 0 # 控制 3D 模型以线框方式显示

#Define the Region_Color_Type
region_color_type 0 # 每个区域使用预设的单色或软件默认颜色

mat_info "Copper 8 1"
mat_info "Electrodes 2 1"
mat_info "Molybdenum 2 1"
mat_info "NPB 70 1"
mat_info "Titanium 67 1"

#Define light0 and light1 information 控制 3D 场景光照
light0_enabled 1
light0_color 255 255 255
light0_intensity 0.52999997138977051
light0_latitude 30
light0_longitude 0

light1_enabled 1
light1_color 255 255 255
light1_intensity 0.52999997138977051
light1_latitude 0
light1_longitude 270

#Define contours information 等值面/色彩图的显示与图例配置
imp_menu_index 2 # 当前显示的数据类型索引第 2 个物理量，本例中指代 “Lattice Temperature”（晶格温度）
name-of-doping "Lattice Temperature" # 对应物理量的名称，这里显示晶格温度。
limit_select_type 0 # 最大最小值限制类型：0 → 默认使用自动计算范围，1 → 用户自定义范围
auto_max_limit 1 # 是否自动确定最大值/最小值：1 → 自动，0 → 使用手动设置
auto_min_limit 1
contour_max_imp_value 327.511573 # 等值面或色图显示的最大值（如果未使用自动）。单位通常与物理量一致（这里是温度 K）。
contour_min_imp_value 0 # 等值面或色图显示的最小值
legend_type 0 # 图例类型：0 → 简单连续色条，1 → 带数值标注等其他风格
legend_auto_mapping 1 # 是否自动映射物理值到颜色：1 → 自动，0 → 使用自定义映射
legend_mapping 0 # 自定义映射索引
legend_palette 0 # 颜色调色板索引
legend_nbr_of_colors 5 # 图例分段颜色数量（5 段），对应等值面或色彩图的颜色阶梯。

EOF 1283132480 # 表示 End Of File（文件结束），告诉 TonyPlot / DevEdit 文件解析器 已到文件末尾。
#数字 1283132480,这是一个 时间戳或校验码，用于文件版本管理或防止文件损坏。

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# (c) Silvaco Inc., 2019
go devedit

#
# ATLAS 3D Thermal simulation
# Two power transistor simulation
#

DevEdit version="2.0" library="1.14"

work.area left=0 top=0 right=200 bottom=200

# SILVACO Library V1.14

region reg=1 mat=Silicon color=0xffc000 pattern=0x4 Z1=0 Z2=100 \
	points="0,0 200,0 200,200 0,200 0,0"
#
constr.mesh region=1 default

region reg=2 mat=Silicon color=0xffc000 pattern=0x4 Z1=0 Z2=2 \
	points="20,30 85,30 85,90 20,90 20,30"
#
constr.mesh region=2 default

region reg=3 mat=Silicon color=0xffc000 pattern=0x4 Z1=0 Z2=2 \
	points="130,30 165,30 165,140 140,140 140,55 130,55 130,30"
#
constr.mesh region=3 default

region reg=4 mat=Aluminum elec.id=1 color=0xffc0c0 pattern=0x7 Z1=100 Z2=102 \
	points="0,0 200,0 200,200 0,200 0,0"
#
constr.mesh region=4 default



# Set Meshing Parameters
#
base.mesh height=1000000 width=1000000
#设置边界条件
bound.cond !apply max.slope=28 max.ratio=300 rnd.unit=0.001 line.straightening=1 align.points when=automatic
#
imp.refine min.spacing=0.02 z=0
#
constr.mesh max.angle=90 max.ratio=300 max.height=20 \
	max.width=20 min.height=0.0001 min.width=0.0001
#
constr.mesh type=Semiconductor default
#
constr.mesh type=Insulator default
#
constr.mesh type=Metal default
#
constr.mesh type=Other default
#
constr.mesh region=1 default
#
constr.mesh region=2 default
#
constr.mesh region=3 default
#
constr.mesh region=4 default
#
# Perform mesh operations
#
Mesh Mode=MeshBuild
refine mode=both x1=8.04953560371517 y1=22.9102167182663 x2=91.0216718266254 y2=96.594427244582
refine mode=both x1=123.529411764706 y1=22.6006191950464 x2=174.922600619195 y2=145.510835913313
refine mode=both x1=99.6904024767802 y1=21.671826625387 x2=113.931888544892 y2=107.430340557276

imp.refine min.spacing=0.02 z=0

constr.mesh max.angle=90 max.ratio=300 max.height=20 \
	max.width=20 min.height=0.0001 min.width=0.0001
#
constr.mesh type=Semiconductor default
#
constr.mesh type=Insulator default
#
constr.mesh type=Metal default
#
constr.mesh type=Other default

z.plane z=0 spacing=0.5
#
z.plane z=2 spacing=0.5
#
z.plane z=50 spacing=10
#
z.plane z=100 spacing=20
#
z.plane max.spacing=1000000 max.ratio=10

base.mesh height=1000000 width=1000000

bound.cond !apply max.slope=28 max.ratio=300 rnd.unit=0.001 line.straightening=1 align.Points when=automatic

mesh meshbuild

struct outfile=thermalex01.str

##########################

go atlas

mesh infile=thermalex01.str
#物理属性设置，热导率（tc.const）设置常数
material region=1 tc.const=1.2
material region=2 tc.const=1. power=0.35
material region=3 tc.const=1.1 power =0.4
#热仿真模型设置，启用热模型，用于计算热传导和温度分布
models thermal
method
#设置仿真初始温度为 300 K
solve t1=300 outf=thermalex01_0.str
tonyplot3d thermalex01_0.str -set thermalex01_0.set
#
quit


理解格式文件代码

  • electrode "<电极名称>" <编号> <区域号> <表面编号>
electrode "Electrode #1" 0 0 4

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      - 这行代码定义了一个名为 **“Electrode #1”** 的电极，它：
          - 是第 **0 号电极**（内部编号）；
          - 附着在第 **0 号区域（region 0）** 上；
          - 接触到该区域的 **第 4 号表面（surface 4）**。
      - 在 **DevEdit 3D / Atlas** 中，电极并不是一个“独立几何体”，
           而是附着在某个区域（region）的一个表面上，用于：
          - 指定电势（电边界条件）；
          - 或在热仿真中定义热边界（例如恒温散热器）。

      

    - ```
      electrode_label "Electrode #1" "Electrode #1" 0 0 0 0
      electrode_label "<电极内部名称>" "<显示名称>" x y z visible_flag
    

- 

- | 参数             | 含义                                                         |
  | ---------------- | ------------------------------------------------------------ |
  | `"Electrode #1"` | 电极的内部名称（必须与 `electrode` 语句中定义的名称一致）。  |
  | `"Electrode #1"` | 电极的显示名称（TonyPlot 或 DevEdit 中显示的文字，可与上面不同）。 |
  | `0 0 0`          | 电极标签在三维空间中的坐标（x, y, z），通常用于在可视化界面中放置标签位置。 |
  | `0`              | 可见性标志（visibility flag）： - `0` → 标签不可见或默认隐藏； - `1` → 标签在可视化中显示。 |

- 定义一个名为 `"Electrode #1"` 的电极标签，显示名也为 `"Electrode #1"`，
   标签位置坐标在 (0, 0, 0)，当前状态为“不可见”。

  • region "Region #1" 0 1 4
region "<区域名称>" <region_id> <material_id> <dimension>

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      - | 参数          | 含义                                                         |
        | ------------- | ------------------------------------------------------------ |
        | `"Region #1"` | 区域名称（用户定义的名称，用于区分不同的材料区）。           |
        | `0`           | 区域编号（Region ID，内部索引号）。                          |
        | `1`           | 材料编号（Material ID，对应某种材料，例如 0=Si，1=Al，2=SiO₂ 等）。 |
        | `4`           | 维度或几何定义模式（一般为内部用途标识；在大多数 3D 结构中固定为 4）。 |

    - ```
      iso_surf_draw_mode_id 0
    

- **含义**：设置等值面绘制模式（draw mode）。

  **参数 0**：表示使用默认绘制模式（通常是表面平滑显示）。

  **其他可能值**：有些版本中：

  - `1` → 网格线模式显示；
  - `2` → 半透明模式显示。

  作用：控制等值面的可视化风格。

  • iso_surf "Lattice Temperature" 308

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      - 定义一个等值面（iso-surface），用于可视化某个物理量的特定值。

      - 

      - | 参数                    | 说明                                                        |
        | ----------------------- | ----------------------------------------------------------- |
        | `"Lattice Temperature"` | 等值面对应的物理量（此处为晶格温度，Lattice Temperature）。 |
        | `308`                   | 等值面值，即在 **308 K** 处绘制温度等值面。                 |


    - ```
      sm_00 -0.74098267362682446
      sm_01 0.6514888833293403
      sm_02 0.16280943548555929
      sm_03 12.964862421565487
      
      sm_10 0.33860615810181838
      sm_11 0.5718517760587577
      sm_12 -0.74721577600714795
      sm_13 -51.913604071154673
      
      sm_20 -0.579905636358506
      sm_21 -0.49854566602942968
      sm_22 -0.64433040577245815
      sm_23 291.79837201919833
      
      sm_30 0
      sm_31 0
      sm_32 0
      sm_33 1
    

- 这实际上是一个 **4×4 仿射变换矩阵**（homogeneous transformation matrix）：

- ```
  | sm_00 sm_01 sm_02 sm_03 |
  | sm_10 sm_11 sm_12 sm_13 |
  | sm_20 sm_21 sm_22 sm_23 |
  | sm_30 sm_31 sm_32 sm_33 |
  
  
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        - 前 3×3 子矩阵 (`sm_00` ~ `sm_22`) 控制 **旋转和缩放**。

          第 4 列 (`sm_03, sm_13, sm_23`) 控制 **平移（translation）**。

          最后一行 (`sm_30~sm_33`) 为齐次坐标行，通常为 `[0 0 0 1]`。

      - `sm_00, sm_01, sm_02` → X 方向在新坐标系中的投影（旋转 + 缩放）

        `sm_10, sm_11, sm_12` → Y 方向在新坐标系中的投影

        `sm_20, sm_21, sm_22` → Z 方向在新坐标系中的投影

        `sm_03, sm_13, sm_23` → 模型在 X、Y、Z 的平移量

        `sm_30~sm_33` → 齐次坐标，用于矩阵运算，固定 [0 0 0 1]

    - ```
      contour_legend 1
      region_legend 1
    

- **`contour_legend 1`**

- 控制 **等值线/等值面图例（contour legend）** 是否显示。
- `1` → 显示等值线或等值面对应的图例，标明物理量值（如温度、电势）。
- `0` → 不显示图例。

1. **`region_legend 1`**

- 控制 **区域图例（region legend）** 是否显示。
- `1` → 显示各个材料或区域的标签颜色说明，例如 Region #1 = 铝、Region #2 = 硅。
- `0` → 不显示区域图例。

  • show_cut_plane_x_axis 1
show_cut_plane_y_axis 1

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      - **`show_cut_plane_x_axis 1`**

      - 控制 **X 方向的截面平面**是否显示。
      - `1` → 显示 X 方向截面平面
      - `0` → 不显示 X 方向截面平面

      1. **`show_cut_plane_y_axis 1`**

      - 控制 **Y 方向的截面平面**是否显示。
      - `1` → 显示 Y 方向截面平面
      - `0` → 不显示 Y 方向截面平面

    - ```
      mat_info "Copper 8 1"
      mat_info "Electrodes 2 1"
      mat_info "Molybdenum 2 1"
      mat_info "NPB 70 1"
      mat_info "Titanium 67 1"
      
    

- ```
  mat_info "MaterialName ID SomeFlag"
  
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        - **MaterialName**：材料名称

          - 例如 `"Copper"`、`"Molybdenum"`

          **ID**：材料编号，对应 DevEdit / Atlas 中的区域编号，用于区分不同材料

          **SomeFlag**：控制属性或显示方式的标志（通常为 1，表示激活或可见）

      - 

      - | 行                        | 材料名称           | ID   | 标志 | 说明                         |
        | ------------------------- | ------------------ | ---- | ---- | ---------------------------- |
        | mat_info "Copper 8 1"     | Copper（铜）       | 8    | 1    | 材料 8，被激活/可见          |
        | mat_info "Electrodes 2 1" | Electrodes（电极） | 2    | 1    | 电极材料，编号 2             |
        | mat_info "Molybdenum 2 1" | Molybdenum（钼）   | 2    | 1    | 钼材料，编号 2               |
        | mat_info "NPB 70 1"       | NPB                | 70   | 1    | NPB 材料（可能为聚合物或膜） |
        | mat_info "Titanium 67 1"  | Titanium（钛）     | 67   | 1    | 钛材料，编号 67              |



    ### 理解输入文件代码

    **Silvaco TCAD**（主要使用 DevEdit 和 ATLAS 仿真平台）中的 **3D 热仿真** 模拟脚本，用于模拟两种功率晶体管的热行为。下面是详细解释：

    ---

    #### 🔹 **开头注释**

(c) Silvaco Inc., 2019

go devedit

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* **版权声明**：这是 Silvaco 公司发布的代码，版本为 2019。
* **`go devedit`**：启动 **DevEdit** 工具，通常用于创建和编辑 3D 结构模型。

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#### 🔹 **仿真类型和目标**

ATLAS 3D Thermal simulation

Two power transistor simulation

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* 这段代码的目的是进行 **3D 热仿真**，模拟 **两种功率晶体管**的热行为。

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#### 🔹 **DevEdit 版本和库设置**

DevEdit version=”2.0” library=”1.14”

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* 使用 **DevEdit 2.0** 版本和 **Silvaco 库版本 1.14** 来定义材料和模型。

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#### 🔹 **定义工作区域**

work.area left=0 top=0 right=200 bottom=200

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* 定义 **工作区域**，其左、上、右、下边界分别为 0, 0, 200, 200，控制模型显示区域的范围。

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#### 🔹 **定义区域（材料和区域网格）**

* **区域 1 (Silicon)**：

region reg=1 mat=Silicon color=0xffc000 pattern=0x4 Z1=0 Z2=100 points=”0,0 200,0 200,200 0,200 0,0”

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  * 该区域使用 **硅材料**，颜色为橙色 (RGB: `0xffc000`)，区域的 **高度** 为 100（Z1=0, Z2=100）。
  * 定义区域的 **几何形状**，给出顶点坐标。

* **区域 2 (Silicon)**：


region reg=2 mat=Silicon color=0xffc000 pattern=0x4 Z1=0 Z2=2 points=”20,30 85,30 85,90 20,90 20,30”
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5

  * 该区域使用 **硅材料**，高度为 2（Z1=0, Z2=2），几何形状为一个矩形。

* **区域 3 (Silicon)**：


region reg=3 mat=Silicon color=0xffc000 pattern=0x4 Z1=0 Z2=2 points=”130,30 165,30 165,140 140,140 140,55 130,55 130,30”
1
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3
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5

  * 使用 **硅材料**，高度为 2，几何形状为一个不规则四边形。

* **区域 4 (Aluminum)**：


region reg=4 mat=Aluminum elec.id=1 color=0xffc0c0 pattern=0x7 Z1=100 Z2=102 points=”0,0 200,0 200,200 0,200 0,0”
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7

  * 该区域使用 **铝材料**，电极 ID 为 1，几何形状与区域 1 相同，设置了 Z 方向的高度（Z1=100, Z2=102）。

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#### 🔹 **网格设置**


base.mesh height=1000000 width=1000000

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* 定义 **网格大小**，宽高非常大，可能表示不对整个区域进行细网格化，而是在某些关键区域进行局部细化。

- ```
  bound.cond !apply max.slope=28 max.ratio=300 rnd.unit=0.001 line.straightening=1 align.points when=automatic

-

-

  • 参数 含义 作用
    bound.cond Boundary condition（边界条件） 定义几何或物理边界的条件，如形状、角度、节点排列方式
    !apply 执行命令的标志（有些软件用 ! 表示“立即执行”） 表示立即对当前模型边界应用这些设置
    max.slope=28 最大允许的边界斜率或倾角 限制边界线段之间的最大坡度变化，以防止过陡或异常几何导致网格畸变
    max.ratio=300 最大单元尺寸比 限制相邻单元的尺寸比例，避免出现“细长”或“极不均匀”的单元
    rnd.unit=0.001 圆角或随机扰动的单位尺度（rounding unit） 控制边界节点在自动拟合或平滑时的最小调整步长，通常用于消除几何噪声
    line.straightening=1 直线平滑开关（1 = 开启） 自动平滑边界线，使不规则边界更趋直，以优化网格质量
    align.points 节点对齐 确保边界上各网格点在相邻几何段之间位置一致，减少交界处的误差
    when=automatic 自动执行模式 当程序检测到需要重新调整边界时（例如重新划分网格），自动应用这些条件

🔹 网格优化和细化

1
2
constr.mesh max.angle=90 max.ratio=300 max.height=20 \
	max.width=20 min.height=0.0001 min.width=0.0001
  • 设置网格生成的最大角度、最大比例、最大高度和宽度等参数，保证网格的质量，避免过大的网格。

🔹 物理属性设置

1
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3
material region=1 tc.const=1.2
material region=2 tc.const=1. power=0.35
material region=3 tc.const=1.1 power =0.4
  • 热导率（tc.const）设置：
    • 区域 1 使用热导率为 1.2（硅）。
    • 区域 2 和 3 的热导率分别为 1 和 1.1，且为功率区域（power），分别为 0.35 和 0.4。

🔹 热仿真模型设置

1
models thermal
  • 启用 热模型，用于计算热传导和温度分布。

🔹 求解和仿真

1
2
solve t1=300 outf=thermalex01_0.str
tonyplot3d thermalex01_0.str -set thermalex01_0.set
  • **solve**：设置仿真初始温度为 300 K，输出文件为 thermalex01_0.str。
  • **tonyplot3d**：使用 TonyPlot 进行 3D 可视化，载入计算结果并显示。

🔹 退出

1
quit
  • 结束仿真和软件会话。

🔹 总结

这段脚本用于在 Silvaco TCAD 环境中创建一个 3D 热仿真模型，模拟功率晶体管的热行为。脚本分为几个主要部分：

  1. 定义模型区域和材料
  2. 设置网格
  3. 定义物理参数
  4. 执行仿真计算并可视化结果

整个过程涉及使用 DevEdit 编辑模型结构，使用 ATLAS 求解热仿真，并通过 TonyPlot 进行结果展示。

模拟结果
Tags: Silvaco TCAD
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