In diesem Kapitel wurde die Problematik der
Kontaktstrom-Integration
sowohl im stationären wie auch im zeitabhängigen Fall
einer umfassenden Betrachtung unterzogen. Neben einer
Analyse der Auswirkung der endlichen Genauigkeit der
Fließkommazahlen auf die Kontaktströme wurden drei
Methoden zur Kontaktstrom-Berechung verglichen:
Linienintegral (Oberflächenintegral
im dreidimensionalen Fall), die Methode von Nanz
und eine neue Methode, die im Zuge dieser Arbeit entstand.
Im Gegensatz zur Linienintegration beruhen die beiden
letzten Methoden auf der Auswertung von Volumenintegralen
unter Benutzung geeigneter Gewichtsfunktionen.
Um unabhängig von den Rundungsfehlern in den Stromdichten
eine hohe Genauigkeit der Kontaktströme zu erreichen,
ist es notwendig adaptive Gewichtsfunktionen zu verwenden,
die den Verlauf der Ladungsträgerkonzentrationen
berücksichtigen.
Während bei der Methode von Nanz für den
Elektronen-, Löcher- und den Verschiebungsstrom getrennte
Gewichtsfunktionen benutzt werden,
ist bei der neuen Methode nur eine einzige Gewichtsfunktion
pro Teilstrom und pro Kontakt erforderlich.
Numerische Experimente haben gezeigt, daß die neuen
Gewichtsfunktionen keine Einbuße an Genauigkeit gegenüber
der Methode von Nanz verursachen. Weiters entfällt bei
der neuen Methode die Berechnung von sogenannten
skalaren Komponenten
(Kontaktstrom-Komponenten, die durch Integration mit dem
Wert der Gewichtsfunktion zustande kommen),
was einer Reduktion von Rechen- und Speicheraufwand,
bzw. einer Elimination nicht unbedeutender
Rundungsfehler-Einflüsse durch die skalaren Komponenten
gleichkommt. Da nur mehr eine Gewichtsfunktion pro
Ladungsträgerart berechnet werden muß, hat die
neue Methode etwa die halbe Komplexität der
Methode von Nanz. Diese Beschleunigung bringt
insbesondere bei transienten Simulationen eine nicht
unbedeutende Rechenzeitersparnis.