| 研究課題/領域番号 |
17K05142
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
計算科学
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| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
熊代 成孝 京都工芸繊維大学, グリーンイノベーションラボ, 特任教授 (60791473)
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| 研究分担者 |
小林 和淑 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (70252476)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 負の時定数 / スナップバック / ハードブレークダウン / 過渡解析 / 局所的打切り誤差 / 時間刻み幅制御 / バイアス電圧増分量制限法 / ホモトピー法 / 負の主要応答時定数 / 正帰還系シミュレーション / 主要応答時定数 / 局所打切り誤差 / ブレークダウン / 数値計算手法 / デバイスシミュレーション |
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| 研究成果の概要 |
線形化した半導体デバイス方程式（ポアッソン方程式、電子電流連続方程式、正孔電流連続方程式）の入力応答に対する主要時定数を、アーノルディ法を用いて抽出する手法を開発した。この主要時定数を用いた「指数関数型局所打切り誤差指標」を用いてデバイス過渡解析の時間刻み幅制御を行うことにより、計算時間を従来の約30%に迄短縮した。更にPN接合のハードブレークダウン発生時には負の主要時定数が発生することに着目し、負の時定数が発生した時点でDC解析から過渡解析にスイッチすることにより、静電破壊保護用MOSFETのハードブレークダウンからスナップバックに至る特性を安定にシミュレーションする手法を開発した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果により、従来、特に計算が失敗することの多かった、MOSFET のインパクトイオン化によって生じる「ハードブレークダウン」から「スナップバック」に致るシミュレーションにおいて、誰もが確実に収束解を得ることが出来る様になった。
また、非線形デバイス方程式を線形化して抽出した主要応答時定数は、そのデバイスの当該時刻から見た未来に関する貴重な情報を含んでおり、この「未来情報」の有効活用により、デバイスの系全体の応答を長期的に予測して、事前に危険を察知しつつ全体最適化された、時間刻み制御ならびに収束性制御アルゴリズムの開発を行った点が、本研究の特色であり、学術的に独創的な点である。
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