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温度依赖热导率的多层结构

2025-10-24 17:00:28

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温度依赖热导率的多层结构

  • 温度依赖热导率的多层结构

    要求模块： DevEdit 3D / Thermal 3D
    最低版本： Atlas 5.28.1.R
    输出文件： thermalex03_plot0、thermalex03_plot1

    本示例模拟了一个两层结构中包含 8 个热源的热传导过程，其中第 1 区域（第一层）和第 10 区域（第二层）的导热率随温度变化。

    该示例的结构和语法与前一个示例完全相同，唯一区别在于导热率的定义方式：

    * 第 1 区域（region #1） 的导热率通过指令
    tcon.polynom
    定义为温度的多项式函数。
    这意味着导热率将按手册中描述的多项式关系随温度变化。

    * 第 10 区域（region #10） 的导热率使用了更简单的幂函数关系（power law）。
    通过参数
    tcon.power
    来启用这种模型，并使用
    tc.c0 与 tc.npow
    设置幂函数的系数和指数。
    相关方程的详细形式可参见 Thermal 3D 模型说明 中的内容。

    运行示例步骤

    1. 在 DeckBuild 中选择 Load（加载） 按钮。
      这将把输入文件和所需支持文件复制到当前工作目录。

    2. 然后点击 Run（运行） 按钮，即可执行该示例并生成模拟结果。

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# (c) Silvaco Inc., 2019
go devedit

#
# ATLAS 3D Thermal simulation
# 2 layer structure with 8 elements dissipating energy
#

DevEdit version="2.0" library="1.14"

work.area left=0 top=0 right=1000 bottom=1000

# SILVACO Library V1.14

region reg=1 mat=Silicon color=0xffc000 pattern=0x4 Z1=0 Z2=10 \
	points="0,0 1000,0 1000,1000 0,1000 0,0"
#
constr.mesh region=1 default

region reg=2 mat=Silicon color=0xffc000 pattern=0x4 Z1=0 Z2=2 \
	points="500,500 600,500 600,600 500,600 500,500"
#
constr.mesh region=2 default

region reg=3 mat=Silicon color=0xffc000 pattern=0x4 Z1=0 Z2=2 \
	points="700,280 870,280 870,400 700,400 700,370 830,370 830,310 700,310 700,280"
#
constr.mesh region=3 default

region reg=4 mat=Silicon color=0xffc000 pattern=0x4 Z1=0 Z2=2 \
	points="100,90 260,90 260,160 100,160 100,90"
#
constr.mesh region=4 default

region reg=5 mat=Silicon color=0xffc000 pattern=0x4 Z1=0 Z2=2 \
	points="60,790 350,790 350,850 170,850 170,930 60,930 60,790"
#
constr.mesh region=5 default

region reg=6 mat=Silicon color=0xffc000 pattern=0x4 Z1=0 Z2=2 \
	points="800,50 860,50 860,90 800,90 800,50"
#
constr.mesh region=6 default

region reg=7 mat=Silicon color=0xffc000 pattern=0x4 Z1=0 Z2=2 \
	points="800,850 920,850 920,870 800,870 800,850"
#
constr.mesh region=7 default

region reg=8 mat=Silicon color=0xffc000 pattern=0x4 Z1=0 Z2=2 \
	points="800,800 920,800 920,820 800,820 800,800"
#
constr.mesh region=8 default

region reg=9 mat=Silicon color=0xffc000 pattern=0x4 Z1=0 Z2=2 \
	points="800,900 920,900 920,920 800,920 800,900"
#
constr.mesh region=9 default

region reg=10 mat="Silicon Oxide" color=0xff pattern=0x2 Z1=10 Z2=200 \
	points="0,0 1000,0 1000,1000 0,1000 0,0"
#
constr.mesh region=10 default

region reg=11 name=substrate mat=Aluminum elec.id=1 work.func=0 color=0xffc8c8 pattern=0x7 Z1=200 Z2=201 \
	points="0,0 1000,0 1000,1000 0,1000 0,0"
#
constr.mesh region=11 default

# Set Meshing Parameters
#
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
#
imp.refine min.spacing=0.02 z=0
#
constr.mesh max.angle=90 max.ratio=300 max.height=100 \
	max.width=100 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
#
constr.mesh region=5 default
#
constr.mesh region=6 default
#
constr.mesh region=7 default
#
constr.mesh region=8 default
#
constr.mesh region=9 default
#
constr.mesh region=10 default
#
constr.mesh region=11 default
#
# Perform mesh operations
#

refine mode=both x1=26.3157894736842 y1=29.4117647058824 x2=315.789473684211 y2=246.130030959752
refine mode=both x1=755.417956656347 y1=9.28792569659443 x2=896.284829721362 y2=171.826625386997
refine mode=both x1=668.730650154799 y1=210.526315789474 x2=891.640866873065 y2=473.684210526316
refine mode=both x1=450.46439628483 y1=430.340557275542 x2=679.566563467492 y2=613.003095975232
refine mode=both x1=766.25386996904 y1=721.362229102167 x2=961.300309597523 y2=975.232198142415
refine mode=both x1=29.4117647058824 y1=726.006191950464 x2=388.544891640867 y2=973.684210526316

imp.refine min.spacing=0.02 z=0

constr.mesh max.angle=90 max.ratio=300 max.height=100 \
	max.width=100 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=2 spacing=1
#
z.plane z=10 spacing=2.5
#
z.plane z=200 spacing=40
#
z.plane max.spacing=1000000 max.ratio=100

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 Mode=MeshBuild

struct outfile=thermalex03.str

go atlas

mesh infile=thermalex03.str

models thermal
method
# 定义region=1材料热导率与温度关系，该区域的导热率（thermal conductivity, k）是温度的多项式函数。
material region=1 tcon.polynom 
material region=2 power=1.3
material region=3 power=2.0
material region=4 power=1.5
material region=5 power=1.8
material region=6 power=0.2
material region=7 power=0.3 
material region=8 power=0.4 
material region=9 power=0.3 
# 定义第 10 个区域（Region #10）材料的热导率模型，使其随温度变化，但这里采用的是幂函数形式（power law），而不是多项式
material region=10 tcon.power tc.c0=1. tc.npow=1.2

solve t1=300 outf=thermalex03_0.str
tonyplot3d thermalex03_0.str -set thermalex03_0.set
tonyplot3d thermalex03_0.str -set thermalex03_1.set

quit

理解代码

见in文件

模拟结果
image-20251024170417008
Tags: Silvaco TCAD
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