§ 5－1 MEDICI 的使用
1登陆
请使用自己的帐号登陆到10.13.72.33。
进入系统后,请进入目录/export/home/avant/bin
如果用户是从PC机上登录的，应确保在登录前已经运行了EXCEED（该程序可以使工作站上的图形输出在PC机上可见），在登陆后应接着运行命令（这个命令使得程序结果输出在指定的PC机上）：
setenv DISPLAY 本机IP：0.0
2 运行MEDICI
步骤如下：将所有的语句写在一个文本文件中，在运行命令medici后系统将提示是否输入文件名，此时可以将文件名输入。或者直接将文件名作为参数和medici命令一起运行如下：
medici /export/home/avant/public/study.txt <回车>
§ 5－2 关于MEDICI 的概述
关于MEDICI语法的详细描述请参阅使用手册（Manule.pdf），在该手册中有几种不同类型结构的例子（如MOS和NPN），请结合例子来准确理解语句的用途。
一．MEDICI 的功能简介
Medici 是先驱（AVANT！）公司的一个用来进行二维器件模拟的软件，它对势能场和载流子的二维分布建模，通过解泊松方程和电子、空穴的电流连续性等方程来获取特定偏置下的电学特性。用该软件可以对双极型、MOS型等半导体器件进行模拟，这个程序通过解二极管和双极型三极管以及和双载流子有关的电流效应（诸如闩锁效应）的电流连续性方程和泊松方程来分析器件。Medici 也能分析单载流子起主要作用的器件，例如：MOSFET，JFET，MESFET。另外，MEDICI 还可以被用来分析器件在瞬态情况下的变化。在亚微米器件模拟中，MEDICI 通过联解电子和空穴的能量平衡和其他的器件方程，可以对深亚微米的器件进行模拟。像热载流子和速度过冲等效应在MEDICI 中都已经考虑了，并能够对他们的影响进行分析。
二．MEDICI 的一些特性
网格（GRID）
在MEDICI 使用了非均匀的三角形网格，可以处理具有平面和非平面表面的特殊器件，并且能够根据电势或杂质分布的情况自动进行优化。电极可以被放在器件结构中的任何地方。
杂质分布的读入
杂质的分布可以通过MEDICI 的函数从AVANT！的其他工艺建模软件如：TMA SUPREM3和SUPREM4或者是包含杂质分布的文本文件中获得，也可以在文本文件中描述。
物理模型
为了使模拟的结果精确，下列模型都可以被考虑进来：载流子的复合，PHOTOGENERRATION，碰撞离化效应，禁带变窄效应，BAND-BAND TUNNELING，迁移率的变化，载流子寿命，载流子的Boltzman 和 Fermi-Dirac 统计分布，部分离化效应。
其他特性
1．Attach lumped resistive，capacitive，and inductive elements to contacts
2．可以描述分布式接触电阻
3．可以在模拟中描述电压和电流的边界条件
4．I-V曲线自动跟踪
5．为了计算和频率相关的电容，电导，admittance和s参数，可以在任何虚拟的频率下进行交流小信号分析
图形的输出
1．One-dimensional plots of terminal data
可以用来显示直流特性，例如，所加的电压，接触端的电压，终端电流，时间（瞬态特性），还能够用来显示交流量，如电容，电导，admittance，频率，以及用户定义的一些变量。
2．可以显示沿着器件结构中特定路径上的某一参量的一维分布
包括：势能，载流子的准费米势能，电场，载流子浓度，杂质浓度，复合和产生率，以及电流密度。
3．网格，边界，电极，和结的位置，耗尽区边界的二维结构图
4．量的二维图形分布，例如：势能，载流子的准费米势能，电场，载流子浓度，杂质浓度，复合和产生率，电流密度，电流分布。
5．电流密度核电场的二维向量分布
6．Three-dimensional projuction plots of quantities，例如：势能，载流子的准费米势能，电场，载流子浓度，杂质浓度，复合和产生率，电流密度，
三．MEDICI 的语法概览
语句简介
器件结构定义语句包括:
MESH, X.MESH, Y.MESH, ELIMINATE, SPREAD, BOUNDRY, TSUPREM4,REGION， ELECTRODE, PROFILE。这些语句定义了器件的结构和模拟用的网格.
MESH:初始化网表的生成
X.MESH:描述X方向上的网格线的位置
Y.MESH:描述Y方向上的网格线的位置
ELIMINATE:沿着网格线缩减节点
SPREAD:沿着水平网格线调整节点的垂直位置
BOUNDRY:调整模拟的网表以适应边界的界面
REGRID可以用来用来对这种网格进一步优化.
材料物理性能描述
REGION:描述材料在结构中的区域
INTERFACE 语句可以被用来说明界面层电荷,陷阱,和复合速率.
CONTACT被用来说明电极边上的特殊边界条件.
MATERIAL可以用来改变结构的材料特性.
器件求解的物理模型
MOBILITY描述和各种各样的迁移率模型相关的参数.
MODELS用来描述模拟过程中的物理模型.
SYBOLIC可用来选择模拟时用的求解方法.
METHOD用来对特定的求解方法选择特殊的技巧.
SOLVE用来选择偏置条件和分析类型.,这个语句可以被用于稳态,瞬态和交流小信号.
图形化结果的输出
PLOT.3D被用来初始化三维图显示平台，它的配套语3D.SURFACE,TITLECOMMENT等.
PLOT.2D用来初始化二维图形显示平台.它的配套语句可以有CONTOUR,VERCTOR,E.LINE,LABEL,TITLE,COMMENT等.
PLOT.1D用来初始化一维图形显示平台,它的配套语句有E.LINE,LABEL,TITIE,COMMEN，CONTOUR等.
网表描述的步骤
通常,网表的描述有以下步骤:
1.定义一系列有间隔的X和Y方向的网格线构成的一个简单的矩形
2.将网格线适当扭曲以适应非平面的图形或者与杂质的分布相匹配(平面性很差的结构很难处理好)，这一步的目的是为了将网格进行优化。
3.将多余的节点从网格中去除掉。
4．描述材料区域和电极
语句格式:
MEDICI 的输入语句具有自由的格式,并具有下列的一些特性.
a)每一个语句都由语句名称开始,后面再跟一些参数名和值.
b)每一个语句都可以占用一行以上的地方,行与行之间用连接符号(“+”)连接.
c)每一行最多由80个字符构成
参数类型:
参数是指接在每一个语句名称后，用来定量的实现该语句的功能的符号。
a)logical:如果该参数出现,则表示为true
b)numerical
c)array
d)character
输入:
1.最多1000个语句
2.最多2000行
3.最多60000个字符
§ 5－3 教学实例1
这里以一个NMOS为例作了一些分析.关于这个例子的描述文件放在/export/home/avant/public/study.txt中，可以通过FTP将这个文件下载（这是一个文本文件），假如想在这个文件的基础上做进一步的修改的话，修改后必须将文件上载到原来的目录下，然后按照前面所说的方法运行该文件。另外使用手册也放在这个目录下，有兴趣的话可以自己下载了去看（用Acrobat打开）。
请各位需要注意的是，在使用之前请每人自己作一个备份，并使用另外的名字，以免因为使用同一个文件名致使程序运行到半中间时产生冲突而中断。
例子如下;
TITLE TMA MEDICI Example 1 - 1.5 Micron N-Channel MOSFET
给本例子取的标题，对实际的模拟无用
COMMENT Specify a rectangular mesh
COMMENT语句表示该行是注释
MESH SMOOTH=1
创建器件结构的第一步是定义一个初始的网表(见图1),在这一步中网表不需要定义得足够精确,只需要能够说明器件的不同区域,在后面我们会对该网表进行优化.网表的生成是由一个MESH语句开始的,MESH语句中还可以对smoothing进行设置(好的smoothing可以把SPREAD语句产生的钝角三角形带来的不利影响减小).
COMMENT WIDTH is the whole width,H1 is the width of a grid
X.MESH WIDTH=3.0 H1=0.125
X.MESH和Y.MESH语句描述了初始网表是怎样生成的,X.MESH用来描述横向的区域.在此例子中,X.MESH语句中的H1=0.125说明在横向区域0—WIDTH之间网格线水平间隔为0.125微米(均匀分布).
COMMENT location of line NO. 1 is -0.025u, No.3 is 0.0u
Y.MESH N=1 L=-0.025
Y.MESH用来描述纵向的区域,在这参数N指第一条水平网格线,L指位于－0.025微米处
Y.MESH N=3 L=0.
第三条水平线位于0微米处
在这个例子中头三条水平线用来定义厚度为0.025微米的二氧化硅(栅氧).
COMMENT 0u-1.0u H1=0.125 1u-2u H1=0.250
Y.MESH DEPTH=1.0 H1=0.125
这条语句添加了一个1微米深(DEPTH)的,垂直向网格线均匀间隔0.125微米(H1)的区域
Y.MESH DEPTH=1.0 H1=0.250
添加了一个1微米深的,垂直向网格线均匀间隔0.250微米的区域
COMMENT Eliminate some unnecessary substrate nodes
ELIMIN COLUMNS Y.MIN=1.1
该语句将1.1微米(Y.MIN)以下的网格线隔列(COLUMNS)删除,以减小节点数
COMMENT distort source/drain oxide thickness using SPREAD
COMMENT ENC means the abruptness of two reagion, the number more litter,more sharp
SPREAD LEFT WIDTH=.625 UP=1 LO=3 THICK=.1 ENC=2
SPREAD语句用来对网格线进行扭曲,以便更好的描述器件的边界.这个SPREAD语句将前三条网格线在左边(0-WIDTH之内)的间隔从0.025(栅区氧化层)过渡到0.1微米(源区氧化层).其中UP指要定义的区域的上边界(此处为第一条网格线),LO指要定义的区域的下边界(此处为第三条网格线),THICK定义了这个区域的厚度.
SPREAD RIGHT WIDTH=.625 UP=1 LO=3 THICK=.1 ENC=2
这个SPREAD语句将前三条网格线的在右边的间隔从0.025(栅区氧化层)过渡到0.1微米 (漏区氧化层).
参数ENC决定了从厚的区域过渡到薄的区域的变化特性.值越大过渡区越平缓,可以自己修改这个参数,看看过渡区有什么变化（ENC=2表明只在两格完成过渡）
WIDTH在这里以过渡区域的中点为准。
COMMENT Use SPREAD again to prevent substrate grid distortion
COMMENT line NO.4 move to Y.Lo, >line No.4 will be not affected
SPREAD LEFT WIDTH=100 UP=3 LO=4 Y.LO=0.125
这个SPREAD语句将第四条网格线固定在0.125微米处（Y.LO=0.125）,可以使前两条SPREAD语句产生的网格扭曲不影响到0.125微米以下的网格
在这儿WIDTH参数取了一个特别大的值,可以把过渡性的区域放在器件的外面.
COMMENT Specify oxide and silicon regions
COMMENT no more description means all reagion
REGION SILICON
REGION是用来定义区域的材料性质,如果不特别说明区域的范围的话,则表示对整个结构进行定义,在这里定义整个区域为硅
REGION OXIDE IY.MAX=3
定义第三条网格线以上的区域为二氧化硅
COMMENT Electrode definition
ELECTR NAME=Gate X.MIN=0.625 X.MAX=2.375 TOP
ELECTR是用来定义电极位置的,在这里将栅极放在栅极二氧化硅的表面
ELECTR NAME=Substrate BOTTOM
将衬底接触电极放在器件的底部
ELECTR NAME=Source X.MAX=0.5 IY.MAX=3
将源区的接触电极放在器件的左边
ELECTR NAME=Drain X.MIN=2.5 IY.MAX=3
将漏区的接触电极放在器件的右边
COMMENT Specify impurity profiles and fixed charge
PROFILE P-TYPE N.PEAK=3E15 UNIFORM
PROFILE语句是用来定义掺杂情况的,P-TYPE表示是P型掺杂,N.PEAK描述峰值浓度.
这个语句定义整个衬底的浓度为均匀掺杂(UNIFORM),浓度为P型(P-TYPE)3E15(N.PEAK).
PROFILE P-TYPE N.PEAK=2E16 Y.CHAR=.25
这个语句定义沟道阈值调整的掺杂为P型,浓度为2E16，掺杂的特征长度(Y.CHAR)为0.25微米
PROFILE N-TYPE N.PEAK=2E20 Y.JUNC=.34 X.MIN=0.0 WIDTH=.5 XY.RAT=.75
PROFILE N-TYPE N.PEAK=2E20 Y.JUNC=.34 X.MIN=2.5 WIDTH=.5 XY.RAT=.75
以上两句定义了源(0-0.5微米处)和漏（2.5-3微米处）的掺杂区,他们的结深(Y.JUNC)为0.34微米,横向扩散率为0.75(XY.RAT),为N型(N-TYPE),浓度为2E20(N.PEAK).
INTERFAC QF=1E10
INTERFAC语句是用来定义界面态的,这个语句说明在整个二氧化硅的表面有浓度一致的固定态,浓度为1E10(QF).
COMMENT GRID means show/hide grid
+ FILL means reagions is color filled or not
+ SCALE means the plot is reduced from the specified size in x or y directions
PLOT.2D GRID TITLE="Example 1 - Initial Grid" FILL SCALE
PLOT.2D是用来显示二维图形的语句,参数GRID表示在图中显示网表，FILL表示不同的区域用颜色填充，使用参数SCALE后,可以使显示图形的大小合适.这个语句本身并不能显示器件的什么特性,只是给器件特性的显示提供一个平台,结合了其他的语句后才能显示所想要的图形,这一点在下面会给出示范.在这里的几个参数都是可有可无的,不妨把他们去掉,看看有什么不同,以加深理解.
该语句所得的图形如下:
到目前为止,器件的结构已经定义了,下面将对该网格进行调整以适应模拟的需要.
COMMENT Regrid on doping
REGRID DOPING IGNORE=OXIDE RATIO=2 SMOOTH=1
REGRID语句是用来对网格按要求进行优化的语句.
当节点的掺杂特性超出了RATIO的要求时,该三角形网格将被分割成四个适合的小三角形,但二氧化硅区域不被包含在内(由IGNORE说明).SMOOTH用来平滑网格的,以减小钝角三角形带来的不利影响,SMOOTH=1表示平滑湖化时,各个区域的边界不变,SMOOTH=2表示仅仅不同材料的边界保持不变.参数DOPING说明优化网格的标准是基于杂质分布的,杂质分布变化快的区域自动进行调整.
PLOT.2D GRID TITLE="Example 1 - Doping Regrid" FILL SCALE
该语句生成的图形如下,大家可以仔细比较一下和上图的区别(在网格上有什么不同,尤其是在PN结的边缘.这儿浓度的变化最快).
COMMENT Specify contact parameters
CONTACT NAME=Gate N.POLY
CONTACT语句是用来定义电极相关的一些物理参数，在这儿栅极(NAME)的材料被定义为N型的多晶硅(N.POLY).
COMMENT Specify physical models to use
MODELS CONMOB FLDMOB SRFMOB2
MODELS用来描述在模拟中用到的各种物理模型,模拟时的温度也可以在这里设定(由参数TEMP设定).除非又使用了该语句,否则该语句定义的模型一直有效.
参数CONMOB表示使用迁移率与杂质分布有关的模型, 参数FLDMOB表示使用迁移率与电场分布有关的模型.参数SRFMOB2表示表面迁移率降低效应将被考虑.
COMMENT Symbolic factorization, solve, regrid on potential
SYMB CARRIERS=0
The SYMBOLIC statements performs a symbolic factorization in preparation for the LU decompositions in the solution phase of the program.
在这儿只选用了Poisson来解方程,因为在这只需要势能,所以载流子类型为零.
COMMENT
METHOD ICCG DAMPED
METHOD语句设置了一个和SYMB语句相关的特定的求解的算法
在大多数的情况下,只需要这两个参数就能够得到最有效的零类型载流子模拟.
SOLVE
该语句用来获得解,在这里初始条件设置为0
REGRID POTEN IGNORE=OXIDE RATIO=.2 MAX=1 SMOOTH=1
该语句可以在势能变化快的地方将网格进一步优化,
PLOT.2D GRID TITLE="Example 1 - Potential Regrid" FILL SCALE
该语句显示的图形如下：
COMMENT Impurity profile plots
PLOT.1D DOPING X.START=.25 X.END=.25 Y.START=0 Y.END=2
+ Y.LOG POINTS BOT=1E15 TOP=1E21 COLOR=2
+ TITLE="Example 1 - Source Impurity Profile"
PLOT.1D语句是用来显示参数的一维变化的.在这里参数DOPING说明显示的是杂质的分布情况,X.START,X.END,Y.START,Y.END用来定义想要考察的路径（起始坐标是（X.START,Y.START）,终点坐标是（X.END,Y.END））.
Y.LOG表示纵坐标使用对数坐标,最大值为TOP,最小值为BOT.
参数COLOR用来描述该曲线选用的颜色，不妨改变该参数，看看颜色发生了什么变化。
这条语句用来显示从（0.25,0）到（0.25,2）上的一维杂质分布,具体结果见图：
PLOT.1D DOPING X.START=1.5 X.END=1.5 Y.START=0 Y.END=2
+ Y.LOG POINTS BOT=1E15 TOP=1E17 COLOR=2
+ TITLE="Example 1 - Gate Impurity Profile"
这条语句用来显示从（1.5,0）到（1.5,2）上的一维杂质分布，具体结果见图：
PLOT.2D BOUND REGION TITLE="Example 1 - Impurity Contours" FILL SCALE
CONTOUR DOPING LOG MIN=16 MAX=20 DEL=.5 COLOR=2
CONTOUR DOPING LOG MIN=-16 MAX=-15 DEL=.5 COLOR=1 LINE=2
在这里PLOT.2D语句搭建了一个显示的平台，两个CONTOUR语句则在这个平台上描绘了所需参数的特性，CONTOUR语句是用来在最近的一个PLOT.2D语句上绘制各种物理参量的二维特性的，在这里它们都是用来绘制杂质的二维分布（由参数DOPING说明），不妨把其中一个语句去掉，看看该语句产生的曲线是那些。
MIN和MAX则指定了参数的显示范围，DEL表示所显示的相邻曲线之间的在参数值上的间隔，负数表示是P型掺杂，正数表示是N型掺杂。
COLOR表示线条的颜色，LINE表示线条的类型，不妨把这两个参数改变一下，看看对应的是那一个曲线。
LOG表示MIN，MAX和DEL都采用对数表示。
上面三条语句产生的图形如下：
COMMENT Solve using the refined grid, save solution for later use
SYMB CARRIERS=0
SOLVE
为了给下面的模拟提供一个起始条件，在这获得了一个零偏置解
COMMENT Do a Poisson solve only to bias the gate
SYMB CARRIERS=0
METHOD ICCG DAMPED
SOLVE V(Gate)=1.0
在使用SOLVE语句获得下一个解之前，SYMB语句必须再使用一次。因为网表的节点数在上一次求解的时候已经改变。因为器件在零偏置的时候，电流很小，所以使用零载流子模型就足够了。
COMMENT Use Newton's method and solve for electrons
SYMB NEWTON CARRIERS=1 ELECTRON
下面将要求解漏极电压和漏极电流的关系，因为是NMOS器件，所以设置载流子类型为电子
COMMENT Ramp the drain
SOLVE V(Drain)=0.0 ELEC=Drain VSTEP=.2 NSTEP=15
漏极上加上步长为VSTEP，扫描次数为NSTEP的扫描电压，然后进行模拟。
COMMENT Plot Ids vs. Vds
PLOT.1D Y.AXIS=I(Drain) X.AXIS=V(Drain) POINTS COLOR=2
+ TITLE="Example 1D - Drain Characteristics"
该语句显示漏极电压（横坐标）和漏极电流（纵坐标）的关系，结果下图：
LABEL LABEL="Vgs = 3.0v" X=2.4 Y=0.1E-4
LABEL语句用来在图上适当位置添加标志.
COMMENT Potential contour plot using most recent solution
PLOT.2D BOUND JUNC DEPL FILL SCALE
+ TITLE="Example 1D - Potential Contours"
E.LINE X.START=2.3 Y.START=0.02 S.DELTA=-0.3 N.LINES=8
+ LINE.TYPE=3 COLOR=1
E．LINE是用来画电力线的,这条语句必须和PLOT.1D或者是PLOT.2D相结合使用.在这里要求最多画N.LINES条电力线,从(X.START,Y.START)开始画，S .DELTA定义了电力线起点之间的距离,正数表示在上一个条电力线的右边，负数表示在左边。.
CONTOUR POTENTIA MIN=-1 MAX=4 DEL=.25 COLOR=6
这一条语句是用来绘制势能分布的（由参数POTENTIA决定），绘制的势能曲线从-1伏（MIN）开始，到4伏（MAX），每一条曲线之间电势差为0.25伏（DEL）,共有(MAX-MIN)/DEL条势能曲线。
LABEL LABEL="Vgs = 3.0v" X=0.2 Y=1.6
LABEL LABEL="Vds = 3.0v"
这两条语句在图中加了两个标志，使图形更具有可读性。上面几句绘制的势能曲线如下：
SOLVE V(Drain)=0 TSTEP=1E-18 TSTOP=1E-10
下面将要显示当漏极电压突然从5伏（上面一个SOLVE语句已经得到了）突然降到0伏（在这一个SOLVE语句中由V(Drain)得到）时的漏极电流瞬态曲线,因为瞬态响应的模拟不同于直流模拟,因而必须重新求解,在这里,设定求解时迭代的步长为TSTEP,模拟结束时间为TSTOP.
PLOT.1D X.AXIS=TIME Y.AXIS=I(Drain) Y.LOG X.LOG POINTS
这个语句设定纵坐标为漏极电流,横坐标为时间,两个坐标都使用对数坐标。
§ 5－4 教学实例2
下面是一个npn双集型三极管的描述实例：
1... TITLE TMA MEDICI Example 2P - NPN Transistor Simulation
2... COMMENT Simulation with Modified Emitter Region
3... COMMENT Initial mesh specification
4... MESH;创建一个原始网格
5... X.MESH WIDTH=6.0 H1=0.250；网格横向宽为6u，间距为0.25u
6... Y.MESH Y.MIN=-0.25 Y.MAX=0.0 N.SPACES=2；在纵向－0.25和0之间创建两（N.SPACES）行网格
7... Y.MESH DEPTH=0.5 H1=0.125；纵向添加深度为0.5u的网格，纵向间距为0.125u
8... Y.MESH DEPTH=1.5 H1=0.125 H2=0.4；纵向再添加深度为1.5u的网格，其纵向间距从0.125u变化到0.4u
9... COMMENT Region definition
10... REGION NAME=Silicon SILICON；定义整个区域性质为silicon
11... REGION NAME=Oxide OXIDE Y.MAX=0；定义从－0.25到0的区域都为二氧化硅
12... REGION NAME=Poly POLYSILI Y.MAX=0 X.MIN=2.75 X.MAX=4.25；再次定义二氧化硅层的中间部分区域为poly
13... COMMENT Electrodes
14... ELECTR NAME=Base X.MIN=1.25 X.MAX=2.00 Y.MAX=0.0；基区电极位置定义
15... ELECTR NAME=Emitter X.MIN=2.75 X.MAX=4.25 TOP；发射区电极位置定义（在整个器件顶部,TOP）
16... ELECTR NAME=Collector BOTTOM；集电区电极位置定义（在器件的最底部BOTTOM）
17... COMMENT Specify impurity profiles
18... PROFILE N-TYPE N.PEAK=5e15 UNIFORM OUT.FILE=MDEX2DS；定义衬底为n型均匀搀杂，浓度为5e15，并将所有定义的搀杂特性记录在文件MDEX2DS中，在下次网格优化时方便调用
19... PROFILE P-TYPE N.PEAK=6e17 Y.MIN=0.35 Y.CHAR=0.16
... + X.MIN=1.25 WIDTH=3.5 XY.RAT=0.75；定义基区为p型搀杂，浓度为6e17，搀杂特征长度（Y.CHAR）为0.16，横向扩散率为0.75
20... PROFILE P-TYPE N.PEAK=4e18 Y.MIN=0.0 Y.CHAR=0.16
... + X.MIN=1.25 WIDTH=3.5 XY.RAT=0.75;仍旧是定义基区的搀杂特性（和发射区邻接部分浓度较高）
21... PROFILE N-TYPE N.PEAK=7e19 Y.MIN=-0.25 DEPTH=0.25 Y.CHAR=0.17
... + X.MIN=2.75 WIDTH=1.5 XY.RAT=0.75；定义n型发射区的搀杂特性
22... PROFILE N-TYPE N.PEAK=1e19 Y.MIN=2.0 Y.CHAR=0.27；定义n型集电区的搀杂特性
23... COMMENT Regrids on doping
24... REGRID DOPING LOG RATIO=3 SMOOTH=1 IN.FILE=MDEX2DS；读入文件MDEX2DS,对网格进行优化处理，当网格上某节点的搀杂变化率超过3时，对这个网格进行更进一步的划分（分为四个全等的小三角形）
25... REGRID DOPING LOG RATIO=3 SMOOTH=1 IN.FILE=MDEX2DS；再次进行同样的优化处理，将网格更加的细化
26... COMMENT Extra regrid in emitter-base junction region only.
27... REGRID DOPING LOG RATIO=3 SMOOTH=1 IN.FILE=MDEX2DS
... + X.MIN=2.25 X.MAX=4.75 Y.MAX=0.50 OUT.FILE=MDEX2MP；对发射区与基区交界部分的网格进行专门的优化处理。最后将整个完整定义的网格保存在文件MDEX2MP中
28... PLOT.2D GRID SCALE FILL
... + TITLE=”Example 2P - Modified Simulation Mesh”；完成的网格如下图
29... COMMENT Modify properties of polysilicon-emitter region
30... MOBILITY POLYSILI CONC=7E19 HOLE=2.3 FIRST LAST；在多晶硅的搀杂浓度为7e19时，空穴的迁移率为2.3（依赖多晶硅的搀杂浓度而变化），不过FIRST和LAST这两个参数的引入表明无论搀杂浓度为多少，空穴的迁移率保持不变
31... MATERIAL POLYSILI TAUP0=8E-8；多晶硅中空穴的寿命保持为8e－8
32... MODEL CONMOB CONSRH AUGER BGN；定义在模拟中用到的各种物理模型，CONMOB表示使用迁移率与杂质分布有关的模型； AUGER表示使用与俄歇复合有关的模型；BGN表示使用与禁带宽度变窄效应有关的模型。
33... COMMENT Initial solution
34... SYMB CARRIERS=0；在SYMB语句中如果设置CARRIERS＝0，表示只选用POISSON方程来建模。称之为零载流子模型
35... METHOD ICCG DAMPED；一般使用上述两个参数来解决零载流子模型
36... SOLVE V(Collector)=3.0；在Vc＝3v时求探索解
37... SYMB NEWTON CARRIERS=2；在使用了零载流子模型作初步估计后，我们使用更精确的模型：NEWTON来作进一步求解
38... SOLVE；仍旧在Vc＝3v时求解（使用NEWTON模型）
39... COMMENT Setup log files, forward bias base-emitter junction, and
... + calculate the admittance matrix（导纳矩阵） at 1.0 MHz
40... LOG OUT.FILE=MDEX2PI；将上面模拟的数据保存在LOG文件MDEX2PI中,后面要用到
41... SOLVE V(Base)=0.2 ELEC=Base VSTEP=0.1 NSTEP=4
... + AC.ANAL FREQ=1E6 TERM=Base；在频率为1e6HZ，Vb＝0.2v－0.6v（步长为0.1V）的情况下，进行交流小信号的模拟
42... SOLVE V(Base)=0.7 ELEC=Base VSTEP=0.1 NSTEP=2
... + AC.ANAL FREQ=1E6 TERM=Base OUT.FILE=MDEX2P7；同样是在频率为1e6HZ，Vb＝0.7－0.9（步长为0.1V）的情况下，进行交流小信号的模拟，并将结果(Vb＝0.7v)保存在文件MDEX2P7中,Vb=0.8v的结果保存在文件MDEX2P8中，Vb=0.9v的结果保存在文件MDEX2P9中
1... TITLE TMA MEDICI Example 2PP - NPN Transistor Simulation
2... COMMENT Post-Processing of MDEX2P Results
3... COMMENT Plot Ic and Ib vs. Vbe
4... PLOT.1D IN.FILE=MDEX2PI Y.AXIS=I(Collector) X.AXIS=V(Base)
... + LINE=1 COLOR=2 TITLE=”Example 2PP - Ic & Ib vs. Vbe”...
+ BOT=1E-14 TOP=1E-3 Y.LOG POINTS；读取LOG文件，绘制集电极电流和基极电压的关系曲线，其中纵坐标为对数坐标（LOG文件一般与PLOT.1D联合使用）。Y轴=Ic，X轴=Vb
5... PLOT.1D IN.FILE=MDEX2PI Y.AXIS=I(Base) X.AXIS=V(Base)
... + Y.LOG POINTS LINE=2 COLOR=3 UNCHANGE；绘制基极电流和电压的曲线图，UNCHANGE表明仍旧绘制在上面一条曲线所在的坐标系中。
6... LABEL LABEL=”Ic” X=.525 Y=1E-8
7... LABEL LABEL=”Ib” X=.550 Y=2E-10
8... LABEL LABEL=”Vce = 3.0v” X=.75 Y=1E-13；上述三句在上面绘制的曲线图上添加标签
9... COMMENT Plot the current gain (Beta) vs. collector current
10... EXTRACT NAME=Beta EXPRESS=@I(Collector)/@I(Base)；使用EXTRACT语句，列出Beta（增益）的表达式
11... PLOT.1D IN.FILE=MDEX2PI X.AXIS=I(Collector) Y.AXIS=Beta
... + TITLE=”Example 2PP - Beta vs. Collector Current”
... + BOTTOM=0.0 TOP=25 LEFT=1E-14 RIGHT=1E-3
... + X.LOG POINTS COLOR=2；绘制集电极电流与增益的关系曲线
12... LABEL LABEL=”Vce = 3.0v” X=5E-14 Y=23；做标签
13... COMMENT Plot the cutoff frequency Ft=Gcb/(2*pi*Cbb)
14... EXTRACT NAME=Ft UNITS=Hz
... + EXPRESS=”@G(Collector,Base)/(6.28*@C(Base,Base))”；列出截止频率的表达式，单位是Hz
15... PLOT.1D IN.FILE=MDEX2PI X.AXIS=I(Collector) Y.AXIS=Ft
... + TITLE=”Example 2FP - Ft vs. Collector Current”
... + BOTTOM=1 TOP=1E10 LEFT=1E-14 RIGHT=1E-3
... + X.LOG Y.LOG POINTS COLOR=2；绘制集电极电流与截止频率的关系曲线，横纵坐标均使用对数坐标
16... LABEL LABEL=”Vce = 3.0v” X=5E-14 Y=1E9；做标签
17... COMMENT Read in the simulation mesh and solution for Vbe=0.9v
18... MESH IN.FILE=MDEX2MP；由于要绘制二维图形，为了方便，重新载入前面描述的网格。
19... LOAD IN.FILE=MDEX2S9；载入模拟结果文件MDEX2P9(Vbe＝0.9v)
20... COMMENT Vector plot of total current for Vbe=0.9v
21... PLOT.2D BOUND JUNC SCALE FILL
... + TITLE=”Example 2FP - Total Current Vectors”
22... VECTOR J.TOTAL COLOR=2；绘制二维电流矢量图
23... LABEL LABEL=”Vbe = 0.9v” X=0.4 Y=1.55
24... LABEL LABEL=”Vce = 3.0v”；做标签
25... COMMENT Potential contour plot for Vbe=0.9v
26... PLOT.2D BOUND JUNC DEPL SCALE FILL
... + TITLE=”Example 2FP - Potential Contours”
27... CONTOUR POTEN MIN=-1 MAX=4 DEL=.25 COLOR=6；绘制等势能曲线（CONTOUR用来绘制等高线），POTEN指势能，MIN和MAX指定参数的显示范围，DEL表示所显示的相邻曲线在参数值上的间隔，负数表示是p型搀杂，正数表示是n型搀杂
28... LABEL LABEL=”Vbe = 0.9v” X=0.4 Y=1.55
29... LABEL LABEL=”Vce = 3.0v”；做标签
30... COMMENT Plot doping and carrier concentrations for Vbe=0.7v
31... LOAD IN.FILE=MDEX2S7；载入模拟结果文件MDEX2P7(Vbe＝0.7v)
32... PLOT.1D DOPING Y.LOG SYMBOL=1 COLOR=2 LINE=1
... + BOT=1E10 TOP=1E20
... + X.STA=3.5 X.END=3.5 Y.STA=0 Y.END=2
... + TITLE=”Example 2FP - Carrier & Impurity Conc.”;绘制器件的杂质浓度特性曲线，使用第一种标志（SYMBOL=1,方块），起始点为（3.5,0）,终止点为（3.5,2）
33... PLOT.1D ELECTR Y.LOG SYMBOL=2 COLOR=3 LINE=2 UNCHANGE
... + X.STA=3.5 X.END=3.5 Y.STA=0 Y.END=2；仍旧在上面曲线的基础上绘制电子的浓度特性曲线
34... PLOT.1D HOLES Y.LOG SYMBOL=3 COLOR=4 LINE=3 UNCHANGE
... + X.STA=3.5 X.END=3.5 Y.STA=0 Y.END=2；绘制空穴的浓度特性曲线
35... LABEL LABEL=”Vbe = 0.7v” X=1.55 Y=4E12
36... LABEL LABEL=”Vce = 3.0v”
37... LABEL LABEL=”Doping” SYMBOL=1 COLOR=2
38... LABEL LABEL=”Electrons” SYMBOL=2 COLOR=3
39... LABEL LABEL=”Holes” SYMBOL=3 COLOR=4；添加标签
MEDICI 的语法概览 语句简介
器件结构定义语句包括:
MESH, X.MESH, Y.MESH, ELIMINATE, SPREAD, BOUNDRY, TSUPREM4,REGION， ELECTRODE, PROFILE。这些语句定义了器件的结构和模拟用的网格. MESH:初始化网表的生成
X.MESH:描述X方向上的网格线的位置 Y.MESH:描述Y方向上的网格线的位置 ELIMINATE:沿着网格线缩减节点
SPREAD:沿着水平网格线调整节点的垂直位置 BOUNDRY:调整模拟的网表以适应边界的界面 REGRID可以用来用来对这种网格进一步优化. 材料物理性能描述
MEMSREGION:描述材料在结构中的区域
INTERFACE 语句可以被用来说明界面层电荷,陷阱,和复合速率 CONTACT被用来说明电极边上的特殊边界条件. MATERIAL可以用来改变结构的材料特性. 器件求解的物理模型
MEMSMOBILITY描述和各种各样的迁移率模型相关的参数 MODELS用来描述模拟过程中的物理模型. SYBOLIC可用来选择模拟时用的求解方法.
METHOD用来对特定的求解方法选择特殊的技巧
SOLVE用来选择偏置条件和分析类型.,这个语句可以被用于稳态,瞬态和交流小信号. 图形化结果的输出
PLOT.3D被用来初始化三维图显示平台，它的配套语3D.SURFACE、TITLECOMMENT等 PLOT.2D用来初始化二维图形显示平台.它的配套语句可以有CONTOUR、VERCTOR、E.LINE、LABEL、TITLE、COMMENT等
PLOT.1D用来初始化一维图形显示平台、它的配套语句有E.LINE、LABEL、TITIE、COMMEN，CONTOUR等. 网表描述的步骤
通常,网表的描述有以下步骤:
定义一系列有间隔的X和Y方向的网格线构成的一个简单的矩形
将网格线适当扭曲以适应非平面的图形或者与杂质的分布相匹配(平面性很差的结构很难处理好)，这一步的目的是为了将网格进行优化。 3. 将多余的节点从网格中去除掉。 4．描述材料区域和电极 语句格式:
MEDICI 的输入语句具有自由的格式,并具有下列的一些特性. a) 每一个语句都由语句名称开始,后面再跟一些参数名和值.
b) 每一个语句都可以占用一行以上的地方,行与行之间用连接符号(“+”)连接. c) 每一行最多由80个字符构成 参数类型:
参数是指接在每一个语句名称后，用来定量的实现该语句的功能的符号。 a) logical:如果该参数出现,则表示为true
b) numerical c) array d) character 输入:
最多1000个语句 最多2000行
最多60000个字符下载本文
