2.4.2.3 Finite Differenzen



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2.4.2.3 Finite Differenzen

Verwendet man zur numerischen Berechnung der Potentialverteilung die Methode der finiten Differenzen in Zusammenhang mit Tensor-Produkt-Gittern, so wird bei nichtplanaren Strukturen eine große Anzahl von Gitterlinien zur Auflösung der Materialgrenzen benötigt.gif Dadurch werden aber auch im Inneren des Gebiets Knoten erzeugt, die keinen Beitrag zur Berechnungsgenauigkeit leisten und daher unerwünscht sind. Ebenso ist eine saubere Implementierung irregulärer Materialgrenzen, die den Gleichungen (2.69) entsprechen, schwierig durchzuführen. Da Diskretisierungen und Gleichungslöser auf Tensor-Produkt-Gittern auf einfachen und gleichzeitig effizienten Datenstrukturen basieren, wird die Methode, trotz der erwähnten Nachteile, gerne eingesetzt. In drei Dimensionen ist man aber darauf angewiesen die Knotenanzahl möglichst optimal zu verteilen. Das entspricht der Forderung, daß der Diskretisierungsfehler möglichst gleichmäßig über das Rechengebiet zu verteilen ist. Um die Knotenanzahl möglichst klein zu halten, sollten daher dreidimensionale Diskretisierungen vermieden werden, die Tensor-Produkt-Gitter verwenden.

Eine Implementierung, die auch den nichtlinearen Fall bei Teilkapazitäten behandelt (Raumladungen in Halbleitermaterialien), wird in [Mat88] angegeben und für den linearen Fall auch mit Randintegralmethoden verglichen. Der Vergleich zwischen Teststrukturen und berechneten Werten wird in [Ush88] gezeigt.



Martin Stiftinger
Fri Nov 25 16:50:24 MET 1994