Atualizações do Semiconductor Module

Para usuários do Semiconductor Module, a versão 5.2a do COMSOL Multiphysics® traz um novo aplicativo para avaliar os parâmetros de design de uma bateria solar de silicone em um local e data específicos. As condições de contorno Ideal Schottky, Thermionic Emission, and Continuous Quasi-Fermi Level foram aperfeiçoadas para aumentar a precisão de seus modelos de semicondutores, economizando memória e tempo computacional. Veja abaixo mais detalhes das atualizações feitas no Semiconductor Module.

Novo aplicativo: Si Solar Cell with Ray Optics

O aplicativo Si Solar Cell with Ray Optics combina o Ray Optics Module e o Semiconductor Module para ilustrar a operação de uma célula solar de silício em um local e data específicos. O Ray Optics Module calcula a luminosidade média para um determinado local e data, que são selecionados pelo usuário do aplicativo. Em seguida, o Semiconductor Module calcula as características da célula solar com parâmetros de projeto especificados pelo usuário.

As características normalizadas de saída são multiplicadas pela luminosidade média calculada para obter as características de saída da célula no local e data específicos, supondo que haja uma relação linear simples entre a saída e a luminosidade. O usuário pode então calcular a eficiência da célula solar e a geração de eletricidade durante o dia.

O modelo subjacente consiste de uma junção PN 1D de silício com geração de portadores e recombinação Shockley-Reed-Hall. O ânodo aterrado é modelado como um contato ôhmico fino depositado em um emissor (região com dopagem n). Similarmente, o cátodo é modelado como um contato ôhmico ideal depositado na base (região com dopagem p) e conectado a um circuito externo.

Caminho da Biblioteca de Aplicações o aplicativo Si Solar Cell with Ray Optics:

Semiconductor_Module/Applications/solar_cell_designer

OBSERVAÇÃO: Para executar esse aplicativo, é preciso o Semiconductor Module e o Ray Optics Module.

A interface do usuário do aplicativo Si Solar Cell with Ray Optics, mostrando os resultados de computação e a posição do sol. A interface do usuário do aplicativo Si Solar Cell with Ray Optics, mostrando os resultados de computação e a posição do sol.
A interface do usuário do aplicativo Si Solar Cell with Ray Optics, mostrando os resultados de computação e a posição do sol.

Melhor Desempenho para a Condição de Contorno Ideal Schottky em Contatos de Metal

Na versão 5.2 do COMSOL Multiphysics® e em versões anteriores, o esquema de extrapolação constante é usado em contatos de metal para a condição de contorno Ideal Schottky. Isso requer uma malha muito mais fina no contorno para produzir resultados com precisão aceitável. Na versão 5.2a, um esquema de extrapolação de alta ordem é usado para alcançar um nível de precisão muito mais alto sem a necessidade de uma malha extremamente densa no contorno. Por exemplo, a condição de contorno Ideal Schottky é aplicada ao contorno à esquerda de um domínio retangular, com uma densidade de corrente e material uniformes. Os seguintes gráficos da versão 5.2a do COMSOL Multiphysics® compara duas malhas e os resultados correspondentes, que são muitos precisos e praticamente indistinguíveis.

A malha sem muito refinamento no contorno da esquerda, onde a condição de contorno Ideal Schottky é aplicada. A malha sem muito refinamento no contorno da esquerda, onde a condição de contorno Ideal Schottky é aplicada.
A malha sem muito refinamento no contorno da esquerda, onde a condição de contorno Ideal Schottky é aplicada.
A malha muito mais densa no contorno da esquerda, onde a condição de contorno Ideal Schottky é aplicada. A malha muito mais densa no contorno da esquerda, onde a condição de contorno Ideal Schottky é aplicada.
A malha muito mais densa no contorno da esquerda, onde a condição de contorno Ideal Schottky é aplicada.
Os resultados agora mostram boa uniformidade na densidade da corrente (observe que os valores máximo e mínimo são os mesmos para até 5 dígitos), mesmo com a malha não refinada. Os resultados agora mostram boa uniformidade na densidade da corrente (observe que os valores máximo e mínimo são os mesmos para até 5 dígitos), mesmo com a malha não refinada.
Os resultados agora mostram boa uniformidade na densidade da corrente (observe que os valores máximo e mínimo são os mesmos para até 5 dígitos), mesmo com a malha não refinada.
Os resultados da malha não refinada são praticamente indistinguíveis dos resultados usando a malha refinada. Os resultados da malha não refinada são praticamente indistinguíveis dos resultados usando a malha refinada.
Os resultados da malha não refinada são praticamente indistinguíveis dos resultados usando a malha refinada.

Melhor Desempenho para a Condição de Contorno Thermionic Emission em Heterojunções

Em versões anteriores do COMSOL Multiphysics®, um esquema de extrapolação constante é usado para a condição de contorno Thermionic Emission em heterojunções, similar à condição de contorno Ideal Schottky. Isso requer uma malha muito mais fina no contorno para produzir resultados com precisão aceitável. Na versão 5.2a, um esquema de extrapolação de alta ordem é usado para alcançar um nível de precisão muito mais alto sem a necessidade de uma malha extremamente densa no contorno.

Aprimorada Capacidade da Condição de Contorno Quasi-Fermi Level em Heterojunções

O COMSOL Multiphysics® agora suporta estatísticas Fermi Dirac para heterojunções com condições de contorno Continuous Quasi-Fermi Level. Na versão 5.2 e anteriores, a condição de contorno Continuous Quasi-Fermi Level é válida apenas para a estatística de Maxwell-Boltzmann. Na versão 5.2a, as estatísticas de Fermi-Dirac também são suportadas para a condição de contorno e, consequentemente, heterojunções adjacentes a domínios degenerados são modeladas com maior precisão, conforme mostra o seguinte gráfico:

Estatísticas de Fermi-Dirac para heterojunções com condições de contorno Continuous Quasi-Fermi Level. Os níveis calculados estão, conforme esperado, no nível zero no nível zero.

Estatísticas de Fermi-Dirac para heterojunções com condições de contorno Continuous Quasi-Fermi Level. Os níveis calculados estão, conforme esperado, no nível zero no nível zero.

Estatísticas de Fermi-Dirac para heterojunções com condições de contorno Continuous Quasi-Fermi Level. Os níveis calculados estão, conforme esperado, no nível zero no nível zero.

Formulação Mais Precisa para Eletrostática nas Vizinhanças de Domínios com Conservação de Carga

A versão 5.2a do COMSOL Multiphysics® oferece uma formulação eletrostática aprimorada para a vizinhança de domínios com conservação de carga para a obtenção de resultados mais precisos. Isso será útil para modelos com diferentes tipos de materiais isolantes (dielétricos) que são adjacentes uns aos outros. O efeito de diferentes constantes dielétricas dos domínios adjacentes é contabilizado de forma precisa, como mostrado no gráfico.
Na versão 5.2a, os resultados da interface Electrostatics Physics (esquerda) correspondem aos do Semiconductor Module (direita).

Na versão 5.2a, os resultados da interface Electrostatics Physics (esquerda) correspondem aos do Semiconductor Module (direita).

Na versão 5.2a, os resultados da interface Electrostatics Physics (esquerda) correspondem aos do Semiconductor Module (direita).

Configurações de Estudo Otimizadas Diminuem Tempos Computacionais para os Modelos Tutoriais Bipolar Transistor

As configurações do estudo para os modelos tutoriais Bipolar Transistor foram otimizadas para reduzir os tempos computacionais. O modelo 3D agora leva horas para solucionar, em vez de dias, e o modelo 2D é reolvido em minutos em vez de levar mais de uma hora.