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半导体器件漂移扩散模型的局部间断Galerkin方法分析。 (英语) Zbl 1342.65183号

摘要:我们考虑一维半导体器件的漂移扩散(DD)模型,该模型不仅包含一阶导数对流项,还包含二阶导数扩散项和耦合泊松势方程。获得了半离散和全离散局部间断Galerkin(LDG)格式的最优误差估计。在全离散格式中,我们将隐式显式(IMEX)时间离散化与LDG空间离散化耦合,以允许更大的时间步长并节省计算成本。分析中的主要技术难点是处理由数值方法的不连续性以及模型的非线性和耦合引起的单元间跳跃项。还进行了仿真以验证分析。

MSC公司:

65个M12 含偏微分方程初值和初边值问题数值方法的稳定性和收敛性
65岁15岁 涉及PDE的初值和初边值问题的误差界
65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Ascher U M,Ruuth S J,Spiteri R J.含时偏微分方程的隐式显式Runge-Kutta方法。应用数值数学,1997,25:151-167·Zbl 0896.65061号 ·doi:10.1016/S0168-9274(97)00056-1
[2] Ayuso B,Carrillo J A,Shu C-W.一维Vlasov-Poisson系统的间断Galerkin方法。Kinet Relat模型,2011年,4:955-989·Zbl 1252.65157号 ·doi:10.3934/krm.2011.4.955
[3] Burman E,Ern A,Fernández M A.一阶线性PDE系统的显式Runge-Kutta格式和具有对称镇定的有限元。SIAM J数字分析,2010,48:2019-2042·Zbl 1226.65086号 ·数字对象标识代码:10.1137/090757940
[4] Castillo P.局部间断Galerkin方法的最优误差估计。In:Cockburn B,Karniadakis G,Shu C-W,eds.间断Galerkin方法:理论、计算和应用。计算科学与工程讲义,第11卷。柏林:施普林格出版社,2000年,285-290·兹伯利0946.65072
[5] Castillo P,Cockburn B,Perugia I等。椭圆问题局部不连续Galerkin方法的先验误差分析。SIAM J数字分析,2000,38:676-706·Zbl 0987.65111号 ·doi:10.137/S0036142900371003
[6] Castillo P、Cockburn B、Schötzau D等。对流扩散问题LDG方法hp-version的最优先验误差估计。数学竞赛,2002,71:455-478·Zbl 0997.65111号 ·doi:10.1090/S0025-5718-01-01317-5
[7] Cercignani C、Gamba I M、Jerome J W等。通过动力学、流体动力学和高场模型进行的设备基准比较。计算方法应用机械工程,2000,181:381-392·Zbl 0966.76080号 ·doi:10.1016/S0045-7825(99)00186-3
[8] Ciarlet P.椭圆问题的有限元方法。阿姆斯特丹-纽约:北荷兰,1978年·兹伯利0383.6058
[9] Cockburn B,Dong B,Guzman J.特殊网格上输运反应方程原间断Galerkin方法的最优收敛性。SIAM J数字分析,2008,48:1250-1265·Zbl 1168.65058号 ·doi:10.1137/060677215
[10] Cockburn B,Hou S,Shu C-W.守恒定律的Runge-Kutta局部投影间断Galerkin有限元方法IV:多维情况。数学竞赛,1990,54:545-581·Zbl 0695.65066号
[11] Cockburn B,Lin S-Y,Shu C-W.守恒定律的TVB Runge-Kutta局部投影间断Galerkin有限元方法III:一维系统。《计算物理杂志》,1989年,84:90-113·Zbl 0677.65093号 ·doi:10.1016/0021-9991(89)90183-6
[12] Cockburn B,Shu C-W.TVB Runge-Kutta局部投影非连续Galerkin守恒有限元方法II:一般框架.数学Comp,1989,52:411-435·Zbl 0662.65083号
[13] Cockburn B,Shu C-W.含时对流扩散系统的局部间断Galerkin方法。SIAM J数字分析,1998,35:2440-2463·Zbl 0927.65118号 ·doi:10.1137/S0036142997316712
[14] Cockburn B,Shu C-W.守恒定律V-多维系统的Runge-Kutta间断Galerkin方法。计算机物理杂志,1998,141:199-224·Zbl 0920.65059号 ·doi:10.1006/jcph.1998.5892
[15] Cockburn B,Shu C-W.对流占优问题的Runge-Kutta间断Galerkin方法。科学计算杂志,2002,16:173-261·Zbl 1065.76135号 ·doi:10.1023/A:1012873910884
[16] Jerome J,Shu C-W.半导体器件中单载波传输的能量模型。收录:Coughran W、Cole J、Lloyd P等,编辑:IMA数学及其应用卷,第59卷。柏林:施普林格出版社,1994185-207·兹伯利0946.76516 ·doi:10.1007/978-1-4613-8410-6_10
[17] Johnson C,Pitkäranta J.标量双曲方程的间断Galerkin方法分析。数学竞赛,1986,46:1-26·Zbl 0618.65105号 ·doi:10.1090/S0025-5718-1986-0815828-4
[18] Lesaint,P。;拉维亚特,P.A。;Boor,C.(编辑),《关于求解中子输运方程的有限元方法》,89-145(1974),纽约·Zbl 0341.65076号
[19] Liu Y,Shu C-W.器件模拟中力矩模型的局部间断Galerkin方法:公式和一维结果。计算机电子学杂志,2004,3:263-267·doi:10.1007/s10825-004-7058-5
[20] Liu Y,Shu C-W.器件模拟中力矩模型的局部间断Galerkin方法:性能评估和二维结果。应用数值数学,2007,57:629-645·Zbl 1119.82042号 ·doi:10.1016/j.apnum.2006.07.027
[21] Liu Y,Shu C-W.半导体器件仿真模型半离散局部间断Galerkin方法的误差分析。科学中国数学,2010,53:3255-3278·Zbl 1210.82068号 ·doi:10.1007/s11425-010-4075-7
[22] 罗,J。;舒,C-W;Zhang,Q.,对称守恒律系统三阶Runge-Kutta间断Galerkin方法光滑解的先验误差估计(2015)·Zbl 1327.65193号
[23] X孟。;舒,C-W;Wu,B.,基于线性双曲方程迎风偏通量的间断Galerkin方法的最佳误差估计(2015)
[24] Richter G R.间断Galerkin方法的最优阶误差估计。数学竞赛,1988,50:75-88·Zbl 0643.65059号 ·doi:10.1090/S0025-5718-1988-0917819-3
[25] 里维埃,B。;惠勒,M.F。;Cockburn,B.(编辑);Karniadakis,G.(编辑);Shu,C-W(编辑),应用于非线性抛物方程的间断Galerkin方法,231-244(2000),柏林·Zbl 0946.65078号 ·doi:10.1007/978-3-642-59721-3_17
[26] Shu C-W,Osher S.本质上非振荡冲击捕获方案的有效实现。计算机物理杂志,1988,77:439-471·Zbl 0653.65072号 ·doi:10.1016/0021-9991(88)90177-5
[27] Wang H,Shu C-W,Zhang Q.平流-扩散问题隐式-显式时间推进局部间断Galerkin方法的稳定性和误差估计。SIAM J数字分析,2015,53:206-227·Zbl 1327.65179号 ·数字对象标识代码:10.1137/140956750
[28] Wang,H。;舒,C-W;Zhang,Q.,非线性对流扩散问题隐显时间推进局部不连续Galerkin方法的稳定性分析和误差估计(2015)
[29] Wang H,Zhang Q.线性对流扩散问题的完全离散局部不连续Galerkin方法的误差估计。计算数学杂志,2013,31:283-307·Zbl 1289.65206号 ·doi:10.4208/jcm.1212-m4174
[30] Xu Y,Shu C-W.非线性对流扩散和KdV方程半离散局部间断Galerkin方法的误差估计。计算方法应用机械工程,2007,196:3805-3822·Zbl 1173.65338号 ·doi:10.1016/j.cma.2006.10.043
[31] Xu Y,Shu C-W.高阶含时偏微分方程的局部间断Galerkin方法。通信计算物理,2010年,7:1-46·Zbl 1364.65205号
[32] Zhang Q,Shu C-W.标量守恒律Runge-Kutta间断Galerkin方法光滑解的误差估计。SIAM J数字分析,2004,42:641-666·Zbl 1078.65080号 ·doi:10.1137/S0036142902404182
[33] Zhang Q,Shu C-W.对称守恒律系统Runge-Kutta间断Galerkin方法光滑解的误差估计。SIAM J数字分析,2006,44:1703-1720·Zbl 1129.65062号 ·数字对象标识代码:10.1137/040620382
[34] Zhang Q,Shu C-W.标量守恒律三阶显式Runge-Kutta间断Galerkin方法的稳定性分析和先验误差估计。SIAM J数字分析,2010,48:1038-1063·Zbl 1217.65178号 ·doi:10.1137/090771363
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