Snapshots in OghmaNano verstehen

Was sind Momentaufnahmen?

Wenn Sie in OghmaNano eine Simulation durchführen, kann die Software optional Zwischenergebnisse der Simulation in Form von Momentaufnahmen speichern. Momentaufnahmen stellen im Wesentlichen den Zustand der Simulation zu verschiedenen Zeitpunkten während der Berechnung dar.

Zum Beispiel:

• Für eine Simulation der Kennlinie eines Solarzellenmoduls können zu jedem Spannungswert entlang der Kennlinie Momentaufnahmen erstellt und gespeichert werden.
• Bei einer transienten Simulation können zu jedem Zeitpunkt Zwischenergebnisse gespeichert werden.
• Bei FDTD-Simulationen können Momentaufnahmen die Verteilung des optischen Feldes speichern, während sich die elektromagnetische Welle durch den Simulationsbereich ausbreitet.

Momentaufnahmen ermöglichen es, einen Blick in die Simulation zu werfen, während sie sich entwickelt. Anstatt nur das Endergebnis zu betrachten, ermöglichen Momentaufnahmen die Analyse, wie sich der interne Zustand des Systems im Laufe der Berechnung verändert.

Die Erstellung von Momentaufnahmen kann in der Regel direkt im Editorfenster aktiviert oder deaktiviert werden, das dem verwendeten Simulationstyp zugeordnet ist. Beispielsweise enthält das in ?? gezeigte JV-Editorfenster Optionen zur Steuerung der Momentaufnahmeerstellung.

Manchmal ist es vorteilhaft, Momentaufnahmen zu deaktivieren, wenn man nicht an den Zwischenergebnissen interessiert ist, da das Erstellen von Momentaufnahmen die Festplattenaktivität und die Simulationslaufzeit erheblich erhöhen kann. Umgekehrt kann das Aktivieren von Momentaufnahmen äußerst nützliche Einblicke in die interne Physik des Geräts ermöglichen.

Mithilfe der Einstellungen für die Momentaufnahmen können Sie auch die Häufigkeit der Datenausgabe reduzieren. Anstatt beispielsweise jeden Zeitschritt oder jeden Spannungswert zu speichern, kann die Simulation stattdessen je nach gewünschtem Detailgrad jeden zweiten, dritten oder vierten Schritt speichern.

Anzeigen von Momentaufnahmen

Wenn Sie auf ein Verzeichnis mit Momentaufnahmen doppelklicken, öffnet OghmaNano den Momentaufnahme-Viewer. Der Momentaufnahme-Viewer bietet eine Schiebeleiste, mit der Sie die Simulationsergebnisse nacheinander durchblättern können.

Mit Momentaufnahmen können viele verschiedene Datentypen gespeichert werden, darunter:

• Bandstrukturen
• Trägerdichten
• Karten zur Auslastung von Fallen
• Elektrische Felder
• Optische Leistungsdichte
• Stromdichten
• Temperaturverteilungen

Oft können mehrere Datensätze gleichzeitig angezeigt werden, was einen direkten Vergleich verschiedener physikalischer Größen während der Simulation ermöglicht.

Im Inneren sind Momentaufnahmen lediglich Sammlungen von Datensätzen, die in verschiedenen Phasen der Simulation erstellt wurden. Die Anzeige blendet den größten Teil der zugrunde liegenden Komplexität aus und präsentiert die Ergebnisse mithilfe einer einheitlichen Benutzeroberfläche mit Wiedergabesteuerungen, Diagrammoptionen, Skalierungssteuerungen und Farbabgleichungsfunktionen.

Wie funktioniert das Verzeichnis für Momentaufnahmen?

Obwohl die Vorschaufunktion eine vereinfachte Benutzeroberfläche bietet, ist die zugrunde liegende Verzeichnisstruktur tatsächlich sehr übersichtlich.

Wenn Sie das Verzeichnis mit den Momentaufnahmen direkt im Dateimanager des Betriebssystems öffnen, wie in ?? dargestellt, werden Sie feststellen, dass dieses Verzeichnis einfach eine große Anzahl nummerierter Ordner enthält.

Jeder nummerierte Ordner entspricht einem bestimmten Simulationszustand:

• Ein Spannungspunkt in einer JV-Simulation.
• Ein Zeitschritt in einer instationären Simulation.
• Ein einzelner Bildausschnitt in einer FDTD-Simulation.

In jedem Ordner befinden sich die Datensätze, die zu dem jeweiligen Simulationszustand gehören. Bei elektrischen Simulationen können dies beispielsweise folgende Größen sein:

• Energie des Leitungsbandes (Ec.csv)
• Energie des Valenzbandes (Ev.csv)
• Quasi-Fermi-Niveaus (Fn.csv, Fp.csv)
• Trägerdichten
• Stromdichten
• Elektrische Felder
• Rekombinationsraten

Die Momentaufnahmen können entweder in einem für Menschen lesbaren CSV-Format oder in einem kompakten Binärformat gespeichert werden, und zwar genau so, wie es in Understanding Output Files in OghmaNano beschrieben ist.

Im Allgemeinen bieten Momentaufnahmen eine der effektivsten Möglichkeiten, zu verstehen, was physisch innerhalb einer Simulation vor sich geht, da sie den internen Zustand des Systems während der Berechnung des Lösungsalgorithmus bis zum Erreichen der endgültigen Lösung darstellen.