Zrozumienie mechanizmu tworzenia migawek w OghmaNano.

Co to są migawki?

Podczas uruchamiania symulacji w programie OghmaNano, oprogramowanie może opcjonalnie zapisywać pośrednie wyniki symulacji, nazywane migawkami. Migawki stanowią w zasadzie zapis stanu symulacji w różnych momentach obliczeń.

Na przykład:

• W przypadku symulacji charakterystyki prądowo-napięciowej (JV), można rejestrować dane w każdym punkcie zmiany napięcia na wykresie charakterystyki JV.
• W przypadku symulacji przejściowej można zapisywać dane w każdym kroku czasowym.
• W przypadku symulacji metodą FDTD, poszczególne kadry mogą przechowywać informacje o rozkładzie pola optycznego w miarę rozchodzenia się fali elektromagnetycznej w obszarze symulacji.

Zrzuty ekranu umożliwiają obserwację symulacji w trakcie jej działania. Zamiast analizować jedynie końcowy wynik, zrzuty ekranu pozwalają na śledzenie zmian stanu wewnętrznego urządzenia w trakcie obliczeń.

Funkcję tworzenia migawek zazwyczaj można włączać lub wyłączać bezpośrednio w oknie edytora, które odpowiada danemu typowi symulacji. Na przykład, w oknie edytora JV, widocznym na ilustracji ??, znajdują się opcje umożliwiające sterowanie tworzeniem migawek.

Czasami warto wyłączyć tworzenie migawek, jeśli nie interesują nas pośrednie wyniki, ponieważ zapisywanie migawek może znacznie zwiększyć obciążenie dysku i wydłużyć czas symulacji. Z drugiej strony, włączenie migawek może dostarczyć niezwykle przydatnych informacji na temat wewnętrznych procesów zachodzących w urządzeniu.

Funkcje sterowania tworzeniem migawek pozwalają również na zmniejszenie częstotliwości zapisywania danych. Na przykład, zamiast zapisywać dane dla każdego kroku czasowego lub każdego punktu napięcia, symulacja może zapisywać dane co drugi, trzeci lub czwarty krok, w zależności od wymaganego poziomu szczegółowości.

Oglądanie zdjęć

Jeśli dwukrotnie klikniesz folder zawierający zrzuty ekranu, OghmaNano uruchomi program do przeglądania zrzutów. Program do przeglądania zrzutów ekranu zawiera pasek suwaka, który umożliwia sekwencyjne przeglądanie wyników symulacji.

Migawki mogą przechowywać różne rodzaje danych, w tym:

• Struktury pasmowe
• Koncentracja nośników ładunku
• Mapy rozmieszczenia pułapek
• Pola elektryczne
• Gęstość mocy optycznej
• Gęstości prądu
• Rozkłady temperatur

Często można jednocześnie wyświetlać wiele zestawów danych, co umożliwia bezpośrednie porównanie różnych wielkości fizycznych podczas symulacji.

Wewnętrznie, migawki to po prostu zbiory danych zapisanych w różnych etapach symulacji. Oprogramowanie do przeglądania ukrywa większość skomplikowanych aspektów i prezentuje wyniki za pomocą jednolitego interfejsu, który zawiera elementy sterujące odtwarzaniem, opcje tworzenia wykresów, elementy sterujące skalowaniem oraz mapowanie kolorów.

Jak działa katalog, w którym przechowywane są migawki?

Mimo że program do przeglądania zdjęć oferuje uproszczony interfejs, jego podstawowa struktura katalogów jest w rzeczywistości bardzo przejrzysta.

Jeśli otworzysz katalog zawierający zrzuty bezpośrednio w przeglądarce plików systemu operacyjnego, jak pokazano na ilustracji ??, zobaczysz, że katalog ten zawiera po prostu dużą liczbę ponumerowanych folderów.

Każdy oznaczony numerem folder odpowiada określonemu stanowi symulacji:

• Punkt napięcia w symulacji układu scalonego.
• Krok czasowy w symulacji procesów przejściowych.
• Klatka w symulacji FDTD.

W każdym folderze znajdują się zbiory danych związane z danym stanem symulacji. W przypadku symulacji elektrycznych mogą to być takie wielkości, jak:

• Energia pasma przewodnictwa (Ec.csv)
• Energia pasma walencyjnego (Ev.csv)
• Poziomy quasi-Fermiego (Fn.csv, Fp.csv)
• Koncentracja nośników ładunku
• Gęstości prądu
• Pola elektryczne
• Współczynniki rekombinacji

Migawki można zapisywać w czytelnym dla człowieka formacie CSV lub w zwężonym formacie binarnym, zgodnie z opisem w dokumencie Zrozumienie plików wyjściowych w OghmaNano.

Ogólnie rzecz biorąc, migawki stanowią jedno z najskuteczniejszych narzędzi do analizy procesów zachodzących w symulacji, ponieważ ukazują wewnętrzny stan urządzenia w trakcie obliczeń prowadzących do uzyskania ostatecznego rozwiązania.