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1. 器件物理模型分级分类表 一级分类 二级分类 三级分类 四级分类 五级分类 备注说明 1. 基础物理模型 1.1 能带结构模型 1.1.1 近自由电子模型 1.1.1.1 周期势场近似 1.1.1.1.1 能带形成机制 理解能带理论基础 1.1.2 紧束缚…器件物理模型完整分类体系与关系矩阵1. 器件物理模型分级分类表一级分类二级分类三级分类四级分类五级分类备注说明1. 基础物理模型1.1 能带结构模型1.1.1 近自由电子模型1.1.1.1 周期势场近似1.1.1.1.1 能带形成机制理解能带理论基础1.1.2 紧束缚近似1.1.2.1 原子轨道线性组合1.1.2.1.1 能带宽度计算适用于窄能带材料1.1.3 k·p 微扰理论1.1.3.1 有效质量近似1.1.3.1.1 能带曲率计算能带极值附近近似1.1.4 密度泛函理论1.1.4.1 局域密度近似1.1.4.1.1 交换关联泛函第一性原理计算基础1.1.5 赝势法1.1.5.1 平面波基组1.1.5.1.1 赝势构造计算效率高1.1.6 GW近似1.1.6.1 自能修正1.1.6.1.1 准粒子能级更准确能带计算1.2 载流子统计模型1.2.1 费米-狄拉克分布1.2.1.1 载流子浓度1.2.1.1.1 本征载流子密度量子统计分布1.2.2 玻尔兹曼分布1.2.2.1 非简并近似1.2.2.1.1 麦克斯韦分布经典极限1.2.3 状态密度模型1.2.3.1 抛物线能带近似1.2.3.1.1 三维态密度计算载流子浓度1.2.4 简并半导体模型1.2.4.1 费米积分1.2.4.1.1 高掺杂效应重掺杂情况1.3 输运模型1.3.1 漂移扩散模型1.3.1.1 电流密度方程1.3.1.1.1 爱因斯坦关系传统半导体器件1.3.2 玻尔兹曼输运方程1.3.2.1 弛豫时间近似1.3.2.1.1 动理学方程微观输运理论1.3.3 流体动力学模型1.3.3.1 能量输运方程1.3.3.1.1 高阶矩方程非平衡热载流子1.3.4 蒙特卡洛模拟1.3.4.1 粒子模拟方法1.3.4.1.1 散射机制处理精确但计算量大1.3.5 量子输运模型1.3.5.1 非平衡格林函数1.3.5.1.1 相干输运纳米尺度器件1.3.6 跳跃传导模型1.3.6.1 变程跳跃1.3.6.1.1 莫特定律非晶材料、低温1.4 散射模型1.4.1 声子散射1.4.1.1 形变势散射1.4.1.1.1 声学声子主要散射机制1.4.1.2 极性光学声子1.4.1.2.1 极化散射极性半导体1.4.2 电离杂质散射1.4.2.1 库仑散射1.4.2.1.1 屏蔽库仑势低温下重要1.4.3 中性杂质散射1.4.3.1 势阱散射1.4.3.1.1 低浓度影响低温显著1.4.4 载流子-载流子散射1.4.4.1 库仑相互作用1.4.4.1.1 高注入时重要高载流子浓度1.4.5 表面粗糙度散射1.4.5.1 界面散射1.4.5.1.1 自相关函数超薄氧化层1.4.6 合金散射1.4.6.1 无序势散射1.4.6.1.1 三元化合物如AlGaAs等1.5 隧穿模型1.5.1 直接隧穿1.5.1.1 三角形势垒1.5.1.1.1 福勒-诺德海姆薄氧化层隧穿1.5.2 间接隧穿1.5.2.1 声子辅助1.5.2.1.1 二级过程硅中间接带隙1.5.3 共振隧穿1.5.3.1 双势垒结构1.5.3.1.1 量子阱态共振隧穿二极管1.5.4 带间隧穿1.5.4.1 齐纳隧穿1.5.4.1.1 高电场下隧道场效应管1.6 量子限制模型1.6.1 无限深势阱1.6.1.1 波函数量子化1.6.1.1.1 能级分立简化模型1.6.2 有限深势阱1.6.2.1 束缚态计算1.6.2.1.1 透射系数更接近实际1.6.3 三角形势阱1.6.3.1 表面反型层1.6.3.1.1 Airy函数解MOSFET反型层1.6.4 量子点模型1.6.4.1 三维限制1.6.4.1.1 能级离散化零维系统1.7 光学模型1.7.1 介电函数模型1.7.1.1 洛伦兹模型1.7.1.1.1 谐振子模型描述光与物质作用1.7.2 吸收系数模型1.7.2.1 直接跃迁1.7.2.1.1 吸收边光吸收过程1.7.3 复合模型1.7.3.1 辐射复合1.7.3.1.1 自发发射光子发射1.7.3.2 俄歇复合1.7.3.2.1 三粒子过程高载流子浓度1.8 热力学模型1.8.1 热传导模型1.8.1.1 傅里叶定律1.8.1.1.1 热流方程热传递基础1.8.2 焦耳热模型1.8.2.1 功率耗散1.8.2.1.1 电阻发热电流产热1.8.3 热电效应模型1.8.3.1 塞贝克效应1.8.3.1.1 温差生电热电材料1.8.4 热载流子模型1.8.4.1 电子温度模型1.8.4.1.1 能量弛豫非平衡载流子2. 经典器件模型2.1 PN结模型2.1.1 突变结模型2.1.1.1 耗尽近似2.1.1.1.1 耗尽区宽度简化分析2.1.2 线性缓变结2.1.2.1 梯度掺杂2.1.2.1.1 空间分布扩散形成结2.1.3 理想二极管方程2.1.3.1 肖克利方程2.1.3.1.1 扩散理论理想I-V特性2.1.4 非理想二极管2.1.4.1 复合电流2.1.4.1.1 SRH复合非理想因素2.1.5 电容模型2.1.5.1 耗尽层电容2.1.5.1.1 小信号电容结电容2.1.6 击穿模型2.1.6.1 雪崩击穿2.1.6.1.1 碰撞电离积分高反向偏压2.2 双极型晶体管2.2.1 埃伯斯-莫尔模型2.2.1.1 传输型模型2.2.1.1.1 注入理论早期非线性模型2.2.2 高木模型2.2.2.1 电荷控制模型2.2.2.1.1 积分电荷控制改进的EM模型2.2.3 古默尔-普恩模型2.2.3.1 积分电荷公式2.2.3.1.1 归一化电荷包括高注入效应2.2.4 小信号模型2.2.4.1 混合π模型2.2.4.1.1 低频等效电路交流分析2.2.5 高频模型2.2.5.1 电容模型2.2.5.1.1 扩散电容频率响应2.3 结型场效应管2.3.1 沟道模型2.3.1.1 渐变沟道近似2.3.1.1.1 夹断条件长沟道近似2.3.2 平方律特性2.3.2.1 饱和电压2.3.2.1.1 电流公式简化I-V特性2.3.3 小信号模型2.3.3.1 跨导模型2.3.3.1.1 输出电导低频等效电路2.4 金属半导体接触2.4.1 肖特基势垒2.4.1.1 热电子发射2.4.1.1.1 理查森常数多数载流子器件2.4.2 欧姆接触模型2.4.2.1 隧穿模型2.4.2.1.1 高掺杂界面低电阻接触2.4.3 镜像力降低2.4.3.1 势垒降低效应2.4.3.1.1 肖特基降低高电场下2.5 异质结模型2.5.1 能带对齐2.5.1.1 电子亲和能规则2.5.1.1.1 能带偏移界面能带结构2.5.2 二维电子气2.5.2.1 调制掺杂2.5.2.1.1 高迁移率HEMT基础2.5.3 异质结双极晶体管2.5.3.1 宽禁带发射极2.5.3.1.1 高注入效率高速应用2.6 功率器件模型2.6.1 功率MOSFET2.6.1.1 垂直结构2.6.1.1.1 导通电阻高压大电流2.6.2 IGBT模型2.6.2.1 电导调制2.6.2.1.1 双极导通功率开关2.6.3 晶闸管模型2.6.3.1 四层结构2.6.3.1.1 双稳态大功率控制3. MOS器件模型3.1 长沟道模型3.1.1 萨支唐模型3.1.1.1 缓变沟道近似3.1.1.1.1 平方律公式经典MOSFET模型3.1.2 表面势模型3.1.2.1 泊松方程解3.1.2.1.1 电荷控制更精确描述3.1.3 电容-电压模型3.1.3.1 低频C-V3.1.3.1.1 积累到反型界面态分析3.2 短沟道模型3.2.1 速度饱和3.2.1.1 电场依赖迁移率3.2.1.1.1 临界电场短沟道效应3.2.2 沟道长度调制3.2.2.1 有效沟道长度3.2.2.1.1 夹断区扩展输出电导3.2.3 阈值电压滚降3.2.3.1 电荷分享模型3.2.3.1.1 短沟效应阈值电压降低3.2.4 漏致势垒降低3.2.4.1 二维电势分布3.2.4.1.1 静电耦合亚阈值斜率退化3.3 BSIM系列模型3.3.1 BSIM3v33.3.1.1 体效应模型3.3.1.1.1 经验公式0.25μm以上3.3.2 BSIM43.3.2.1 栅极漏电3.3.2.1.1 直接隧穿纳米级MOSFET3.3.3 BSIM-CMG3.3.3.1 多栅结构3.3.3.1.1 体电势模型FinFET模型3.3.4 BSIM-IMG3.3.4.1 独立多栅3.3.4.1.1 背部栅控UTBB-FDSOI3.4 PSP模型3.4.1 表面势模型3.4.1.1 对称线性化3.4.1.1.1 连续模型工业标准之一3.4.2 量子效应3.4.2.1 量子修正3.4.2.1.1 能级量子化超薄氧化层3.5 EKV模型3.5.1 弱反型模型3.5.1.1 亚阈值电流3.5.1.1.1 扩散电流低功耗设计3.5.2 对称线性化3.5.2.1 单表达式3.5.2.1.1 连续函数全区域连续3.6 非准静态模型3.6.1 沟道分割模型3.6.1.1 分段近似3.6.1.1.1 瞬态响应高频应用3.6.2 分布式RC模型3.6.2.1 传输线模型3.6.2.1.1 延迟效应精确瞬态3.7 统计模型3.7.1 工艺角模型3.7.1.1 快/慢/典型3.7.1.1.1 参数变化工艺波动3.7.2 统计紧凑模型3.7.2.1 蒙特卡洛3.7.2.1.1 相关参数统计设计4. 先进器件模型4.1 多栅器件4.1.1 FinFET模型4.1.1.1 三维静电学4.1.1.1.1 多沟道控制主流纳米器件4.1.2 纳米线环栅4.1.2.1 圆柱对称4.1.2.1.1 全包围栅更好静电控制4.1.3 纳米片模型4.1.3.1 多层堆叠4.1.3.1.1 静电控制未来技术节点4.2 隧道场效应管4.2.1 带间隧穿模型4.2.1.1 能带弯曲4.2.1.1.1 陡峭亚阈值低功耗潜力4.2.2 开态电流模型4.2.2.1 隧穿概率4.2.2.1.1 透射系数关键性能指标4.3 负电容晶体管4.3.1 铁电电容模型4.3.1.1 迟滞特性4.3.1.1.1 负微分电容亚阈值摆幅突破4.3.2 铁电材料模型4.3.2.1 朗道理论4.3.2.1.1 自由能展开铁电物理4.4 自旋器件4.4.1 磁隧道结模型4.4.1.1 隧穿磁阻4.4.1.1.1 磁化方向MRAM存储单元4.4.2 自旋转移矩4.4.2.1 自旋极化电流4.4.2.1.1 磁化翻转自旋力矩转移4.4.3 自旋轨道耦合4.4.3.1 自旋霍尔效应4.4.3.1.1 电荷-自旋转换自旋产生与探测4.5 新型存储器4.5.1 阻变存储器模型4.5.1.1 导电细丝模型4.5.1.1.1 电化学过程ReRAM, CBRAM4.5.2 相变存储器模型4.5.2.1 晶态-非晶态4.5.2.1.1 热诱导相变PCM, PRAM4.5.3 铁电存储器模型4.5.3.1 极化翻转4.5.3.1.1 铁电迟滞FeRAM, FeFET4.6 光电器件4.6.1 光电二极管4.6.1.1 光生电流4.6.1.1.1 量子效率光探测4.6.2 太阳能电池4.6.2.1 等效电路4.6.2.1.1 单二极管模型光电转换4.6.3 发光二极管4.6.3.1 辐射复合4.6.3.1.1 内量子效率电光转换4.7 传感器件4.7.1 MEMS模型4.7.1.1 机械-电耦合4.7.1.1.1 弹簧-质量-阻尼微机电系统4.7.2 生物传感器4.7.2.1 表面结合模型4.7.2.1.1 亲和力常数生物分子检测4.7.3 气体传感器4.7.3.1 表面吸附模型4.7.3.1.1 电导变化化学传感器5. 量子器件模型5.1 单电子器件5.1.1 库仑阻塞5.1.1.1 单电子隧穿5.1.1.1.1 充电能效应纳米尺度电荷离散5.1.2 单电子晶体管5.1.2.1 岛电荷模型5.1.2.1.1 周期振荡纳米电子学5.2 量子点器件5.2.1 能级量子化5.2.1.1 三维限制5.2.1.1.1 能级分裂人造原子5.2.2 量子点接触5.2.2.1 弹道输运5.2.2.1.1 电导量子化一维约束5.3 量子比特器件5.3.1 超导量子比特5.3.1.1 约瑟夫森结5.3.1.1.1 量子振荡量子计算5.3.2 自旋量子比特5.3.2.1 单自旋操控5.3.2.1.1 电子自旋固态量子计算5.4 拓扑绝缘体器件5.4.1 表面态模型5.4.1.1 狄拉克锥5.4.1.1.1 拓扑保护无背散射输运5.5 二维材料器件5.5.1 石墨烯器件5.5.1.1 狄拉克费米子5.5.1.1.1 线性能带高迁移率5.5.2 过渡金属硫化物5.5.2.1 直接带隙5.5.2.1.1 层数依赖光电器件6. 寄生效应模型6.1 电阻模型6.1.1 方块电阻6.1.1.1 薄层电阻6.1.1.1.1 四探针法薄膜电阻6.1.2 接触电阻6.1.2.1 传输线法6.1.2.1.1 比接触电阻金属-半导体接触6.1.3 扩散电阻6.1.3.1 掺杂分布6.1.3.1.1 方块电阻计算有源区电阻6.2 电容模型6.2.1 平板电容6.2.1.1 平行板近似6.2.1.1.1 边缘效应修正理想电容6.2.2 边缘电容6.2.2.1 二维场求解6.2.2.1.1 保角变换非理想几何6.2.3 耦合电容6.2.3.1 线间电容6.2.3.1.1 串扰分析互连线间耦合6.3 电感模型6.3.1 导线自感6.3.1.1 部分电感6.3.1.1.1 回路电感高频效应6.3.2 互感模型6.3.2.1 邻近效应6.3.2.1.1 互感计算耦合电感6.4 衬底耦合6.4.1 衬底电阻网络6.4.1.1 少数载流子扩散6.4.1.1.1 集总模型衬底噪声耦合6.4.2 衬底电容耦合6.4.2.1 结电容6.4.2.1.1 耗尽区电容交流耦合6.5 热模型6.5.1 热阻网络6.5.1.1 傅里叶定律6.5.1.1.1 稳态热传导温度分布6.5.2 自热效应6.5.2.1 局部温升6.5.2.1.1 焦耳热功率耗散6.6 噪声模型6.6.1 热噪声6.6.1.1 奈奎斯特公式6.6.1.1.1 电阻噪声温度相关6.6.2 散粒噪声6.6.2.1 泊松过程6.6.2.1.1 电流涨落载流子离散性6.6.3 闪烁噪声6.6.3.1 1/f噪声6.6.3.1.1 载流子捕获低频噪声7. 可靠性模型7.1 热载流子注入7.1.1 碰撞电离7.1.1.1 电离积分7.1.1.1.1 能量分布高电场损伤7.1.2 界面态产生7.1.2.1 氢键断裂7.1.2.1.1 缺陷密度阈值电压漂移7.2 负偏置温度不稳定性7.2.1 反应扩散模型7.2.1.1 氢扩散7.2.1.1.1 界面陷阱PMOS退化7.2.2 恢复效应7.2.2.1 氢再结合7.2.2.1.1 可恢复性部分恢复7.3 经时介质击穿7.3.1 空穴注入模型7.3.1.1 空穴俘获7.3.1.1.1 缺陷产生栅氧退化7.3.2 统计分析7.3.2.1 威布尔分布7.3.2.1.1 寿命分布统计特性7.4 电迁移模型7.4.1 原子流散7.4.1.1 风力项7.4.1.1.1 电子风力金属线失效7.4.2 黑方程7.4.2.1 激活能7.4.2.1.1 温度依赖寿命模型7.5 辐射效应7.5.1 总剂量效应7.5.1.1 电离损伤7.5.1.1.1 氧化物陷阱累积损伤7.5.2 单粒子效应7.5.2.1 电荷收集7.5.2.1.1 漏斗效应瞬时扰动7.6 老化模型7.6.1 寿命预测7.6.1.1 阿伦尼乌斯模型7.6.1.1.1 加速因子加速测试7.6.2 统计模型7.6.2.1 对数正态分布7.6.2.1.1 失效时间分布统计预测8. 紧凑模型8.1 建模方法8.1.1 物理基模型8.1.1.1 物理方程推导8.1.1.1.1 从物理原理物理基础好8.1.2 经验模型8.1.2.1 参数拟合8.1.2.1.1 实验数据拟合计算简单8.1.3 表基模型8.1.3.1 查找表8.1.3.1.1 插值计算精度高8.2 模型提取8.2.1 直流参数提取8.2.1.1 阈值电压8.2.1.1.1 线性外推基本参数8.2.2 电容参数提取8.2.2.1 C-V测量8.2.2.1.1 高频C-V电容参数8.2.3 射频参数提取8.2.3.1 S参数测量8.2.3.1.1 去嵌入高频特性8.3 模型验证8.3.1 直流验证8.3.1.1 IV曲线拟合8.3.1.1.1 全偏置范围静态特性8.3.2 瞬态验证8.3.2.1 开关特性8.3.2.1.1 大信号开关动态特性8.3.3 统计验证8.3.3.1 工艺角覆盖8.3.3.1.1 蒙特卡洛统计分布8.4 标准模型格式8.4.1 SPICE模型8.4.1.1 Berkeley格式8.4.1.1.1 网表格式电路仿真8.4.2 Verilog-A模型8.4.2.1 行为级描述8.4.2.1.1 硬件描述语言混合信号仿真8.5 模型缩放8.5.1 几何缩放8.5.1.1 宽度长度缩放8.5.1.1.1 连续缩放不同尺寸器件8.5.2 工艺缩放8.5.2.1 工艺节点缩放8.5.2.1.1 经验公式技术代际迁移2. 器件物理模型关系矩阵2.1 关联矩阵功能与原理关联模型A模型B关联强度关联描述1.1.1 近自由电子模型2.1.1 突变结模型中能带理论是PN结形成的基础1.2.1 费米-狄拉克分布2.1.3 理想二极管方程高二极管方程基于费米统计推导1.3.1 漂移扩散模型3.1.1 萨支唐模型高萨支唐模型基于漂移扩散方程1.4.1 声子散射模型1.3.2 玻尔兹曼输运方程高玻尔兹曼方程中散射项由声子散射决定1.5.1 直接隧穿模型3.3.2 BSIM4栅极漏电高纳米MOSFET栅极漏电主要是直接隧穿2.2.3 古默尔-普恩模型2.1.3 理想二极管方程中GP模型扩展了理想二极管方程包括高注入效应3.2.4 漏致势垒降低1.6.1 无限深势阱中量子限制效应影响短沟道器件阈值电压4.1.1 FinFET模型1.6.2 有限深势阱高FinFET沟道是三维势阱需有限深势阱模型4.2.1 带间隧穿模型1.5.4 带间隧穿高隧道场效应管基于带间隧穿原理4.4.1 磁隧道结模型1.5.1 直接隧穿模型中磁隧道结中的隧穿是自旋极化的直接隧穿5.1.1 库仑阻塞1.5.3 共振隧穿中两者都涉及量子隧穿但库仑阻塞强调电荷离散性6.1.2 接触电阻模型2.4.2 欧姆接触模型高欧姆接触的电阻由接触电阻模型描述7.1.1 碰撞电离模型2.1.6 雪崩击穿高雪崩击穿是碰撞电离的宏观表现8.1.1 物理基模型1.3.1 漂移扩散模型高物理基模型基于漂移扩散等物理方程2.2 交叉矩阵技术重叠与交集模型A模型B交叉程度交叉领域描述1.3.5 量子输运模型5.1.1 库仑阻塞高量子点器件需要量子输运理论描述单电子隧穿1.7.3 复合模型4.6.3 发光二极管模型高LED发光基于辐射复合模型2.5.2 二维电子气模型4.1.1 FinFET模型中FinFET沟道中可能形成二维电子气3.3.3 BSIM-CMG模型4.1.1 FinFET模型高BSIM-CMG是FinFET的紧凑模型3.5.1 弱反型模型4.2.1 带间隧穿模型低两者都关注低电压工作但物理机制不同4.3.1 铁电电容模型1.8.3 热电效应模型低铁电材料也可能有热电效应但通常分开研究4.5.1 阻变存储器模型1.5.1 直接隧穿模型中阻变存储器中的导电细丝可能涉及隧穿机制6.6.1 热噪声模型1.8.1 热传导模型中热噪声与热平衡相关热传导决定温度分布7.2.1 反应扩散模型1.4.1 声子散射模型低NBTI涉及氢扩散与声子散射无直接关系8.2.1 直流参数提取3.7.1 工艺角模型高参数提取为工艺角模型提供数据2.3 依赖矩阵单向依赖关系依赖模型被依赖模型依赖强度依赖关系描述2.1.3 理想二极管方程1.2.1 费米-狄拉克分布高二极管方程从费米统计推导而来3.1.1 萨支唐模型1.3.1 漂移扩散模型高萨支唐模型基于漂移扩散方程的简化3.2.1 速度饱和模型1.4.1 声子散射模型中速度饱和与高电场下声子散射增强有关4.1.1 FinFET模型1.6.2 有限深势阱模型高FinFET的量子限制效应需有限深势阱描述4.2.2 开态电流模型1.5.4 带间隧穿模型高隧道晶体管开态电流由带间隧穿概率决定4.3.1 铁电电容模型4.3.2 铁电材料模型高铁电电容行为由铁电材料的极化特性决定5.1.2 单电子晶体管模型5.1.1 库仑阻塞模型高单电子晶体管工作原理基于库仑阻塞6.5.2 自热效应模型1.8.2 焦耳热模型高自热是焦耳热在器件局部的表现7.3.1 空穴注入模型1.5.1 直接隧穿模型中栅氧击穿中的空穴注入涉及隧穿过程8.3.1 直流验证8.2.1 直流参数提取高模型验证需要先提取参数2.4 互斥矩阵技术或应用互斥模型A模型B互斥程度互斥原因1.2.1 费米-狄拉克分布1.2.2 玻尔兹曼分布中费米-狄拉克适用于量子统计玻尔兹曼适用于经典极限适用条件不同1.3.1 漂移扩散模型1.3.5 量子输运模型高漂移扩散是经典宏观模型量子输运是微观量子模型物理基础不同2.1.3 理想二极管方程2.1.4 非理想二极管低理想模型忽略复合产生电流非理想模型包含是不同精度的近似3.1.1 萨支唐模型3.3.1 BSIM3v3模型中萨支唐是简单解析模型BSIM是复杂经验模型精度和应用范围不同4.1.1 FinFET模型3.1.1 萨支唐模型高萨支唐模型只适用于平面长沟道MOSFET不适用于FinFET4.2.1 带间隧穿模型3.2.1 速度饱和模型高隧道晶体管基于量子隧穿传统MOSFET基于漂移扩散物理机制不同5.1.1 库仑阻塞模型1.3.1 漂移扩散模型高库仑阻塞是量子效应漂移扩散是经典连续模型无法描述电荷离散性6.6.2 散粒噪声模型6.6.1 热噪声模型低两者是不同类型的噪声物理起源不同但可同时存在7.1.1 碰撞电离模型7.2.1 反应扩散模型中描述不同的退化机制可能同时发生但不互斥8.1.1 物理基模型8.1.2 经验模型中建模哲学不同物理基从第一性原理出发经验模型基于数据拟合3. 器件物理模型应用矩阵3.1 模型-器件对应表器件类型关键物理模型紧凑模型应用领域平面MOSFET1.3.1漂移扩散, 1.4.1声子散射, 3.2.1速度饱和3.3.1 BSIM3v3, 3.3.2 BSIM4数字电路, 模拟电路FinFET1.6.2有限深势阱, 3.2.4漏致势垒降低, 4.1.1 FinFET模型3.3.3 BSIM-CMG先进工艺数字电路隧道场效应管1.5.4带间隧穿, 4.2.1带间隧穿模型4.2.2开态电流模型低功耗电路负电容晶体管4.3.1铁电电容模型, 4.3.2铁电材料模型扩展的BSIM模型超低功耗逻辑阻变存储器4.5.1导电细丝模型, 1.5.1直接隧穿行为级模型非易失存储磁隧道结4.4.1隧穿磁阻, 4.4.2自旋转移矩1.5.1直接隧穿模型扩展MRAM存储器发光二极管1.7.3辐射复合, 4.6.3发光二极管模型SPICE二极管模型扩展显示, 照明太阳能电池1.7.2吸收系数模型, 4.6.2太阳能电池模型单二极管/双二极管模型光伏发电量子点器件5.1.1库仑阻塞, 5.2.1能级量子化基于NEGF的量子模型量子计算, 单电子器件功率MOSFET2.6.1垂直结构模型, 6.5.2自热效应功率MOSFET专用模型功率电子3.2 模型精度-复杂度权衡表模型层级物理精度计算复杂度主要应用典型模型示例第一性原理极高极高材料设计, 基础研究1.1.4密度泛函理论, 1.1.6 GW近似量子输运很高很高纳米器件, 量子器件1.3.5量子输运模型, 5.1.1库仑阻塞玻尔兹曼输运高高输运机制研究, 器件优化1.3.2玻尔兹曼方程, 1.3.4蒙特卡洛漂移扩散中中传统器件仿真, TCAD1.3.1漂移扩散模型紧凑模型低-中低电路仿真, 设计3.3.2 BSIM4, 3.4.1 PSP模型行为级模型低极低系统级仿真, 架构设计8.4.2 Verilog-A模型经验模型可变低快速评估, 拟合实验8.1.2经验模型, 8.1.3表基模型3.3 模型演化路径表时间阶段主导模型技术背景局限性演进方向1970s前2.1.3理想二极管, 3.1.1萨支唐模型微米级器件, 长沟道忽略短沟道效应, 量子效应加入速度饱和, 沟道长度调制1980s2.2.3古默尔-普恩, 3.2.1速度饱和模型亚微米器件, 电路集成忽略量子效应, 热载流子效应加入量子修正, 热载流子模型1990s3.3.1 BSIM3v3, 3.4.1 PSP模型深亚微米, 电路复杂性增加对纳米器件精度不足发展BSIM4, 加入量子力学修正2000s3.3.2 BSIM4, 1.5.1直接隧穿模型纳米级, 栅极漏电显著对多栅结构不适用发展FinFET模型, 多栅器件模型2010s3.3.3 BSIM-CMG, 4.1.1 FinFET模型FinFET量产, 三维结构对新型器件不适用发展隧道晶体管, 负电容晶体管模型2020s4.2.1带间隧穿模型, 4.3.1铁电电容模型超越CMOS器件探索新物理机制, 模型不成熟统一模型框架, 机器学习辅助建模未来1.3.5量子输运模型, 5.3.1超导量子比特模型量子计算, 新材料器件计算复杂度高, 物理机制复杂多尺度建模, AI/ML加速。