정확도와 수렴

계산 결과를 언제 믿고 언제 의심해야 하는지에 관한 장입니다. 결과 아래 수렴 · 검증 패널의 숫자들을 읽는 법이기도 합니다.

왜 이 검사가 필요한가

드리프트-확산 계는 비선형이고, 캐리어 밀도가 소자 안에서 20자릿수 이상 변합니다. 이런 문제는 조용히 틀린 답을 낼 수 있습니다 — 그래프는 그럴듯한데 숫자가 물리적으로 말이 안 되는 상태입니다.

그래서 결과와 함께 계산이 스스로 내놓는 오차 지표를 항상 표시합니다.

전류 보존 (평탄도) — 가장 중요한 숫자

정상상태에서는 소자 어디를 잘라도 총 전류 $J_n + J_p$가 같아야 합니다. 전하가 중간에서 생기거나 사라지지 않기 때문입니다. 이 성질은 지배방정식에서 직접 따라 나오므로, 계산된 해가 그것을 지키는지 재면 해의 품질을 알 수 있습니다.

참값을 몰라도 계산이 맞았는지 알 수 있는 몇 안 되는 지표입니다. 그래서 스튜디오가 효율 옆에 항상 함께 띄웁니다.

수렴한 바이어스 점

J-V 스윕의 각 전압점이 수렴 판정을 통과했는지입니다. 121 / 121이면 전부 통과입니다.

일부가 실패하면 부분 수렴 배지가 뜹니다. 이때는 곡선 전체를 버릴 필요는 없지만, 실패한 구간의 값은 신뢰하면 안 됩니다. 보통 다음 중 하나입니다.

• 인가전압 범위가 너무 넓어 순방향 전류가 폭주함
• 극단적인 물성 조합 (매우 짧은 τ, 매우 낮은 이동도)
• 매우 낮은 온도

종료 사유

검증 — 알려진 답과 비교

이 모형은 답을 아는 경우들에 대해 대조되어 있습니다.

해석적 다이오드

이상적인 실리콘 p-n 접합은 Shockley 장기저 다이오드 해석해가 존재합니다. 암전류 모드로 실리콘 프리셋을 돌려 보면

• 포화 전류 $J_0$가 해석값과 0.2% 이내
• 이상계수 $n_{\text{id}} = 1.000$ (이상 확산 다이오드의 정의값)

로 나옵니다. 둘 다 전체 솔버에 대한 검증이며, 솔버가 연결되면 직접 확인해 보실 수 있습니다. 미리보기 모드에서는 암전류 곡선이 실제 계산이 아니라 맞춤 단일 다이오드 근사에서 나오므로 앵커 자체의 이상계수(약 1.15)가 나옵니다 — 물리에 대한 이견이 아니라 무엇을 계산하고 있는지의 차이입니다.

문헌 셀

IonMonger 기본 셀 프리셋은 문헌에 파라미터가 전부 공개된 3층 페로브스카이트 소자입니다. 발표된 J-V 지표와 대조되어 있습니다.

물리적 극한

• 조명을 끄면 $V=0$에서 전류가 0이어야 합니다 (열평형).
• 비복사 재결합을 0으로 보내면 Voc가 복사 한계 Voc,rad까지 올라가야 합니다 — Eg/q가 아닙니다. 복사 재결합만으로도 밴드갭보다 대략 200~400 mV 아래에 머물고, 밴드갭이 넓을수록 그 차이가 커집니다.
• 두께를 0으로 보내면 Jsc가 0으로 가야 합니다.

이런 극한들이 맞는지는 층 편집기로 직접 확인해 보실 수 있고, 새 셀을 설계할 때 먼저 해보시길 권합니다.

결과가 이상할 때 점검 순서

1. 평탄도를 봅니다. 크면 수치 문제이지 물리가 아닙니다.
2. 수렴 점 수를 봅니다. 부분 수렴이면 그 구간을 의심합니다.
3. 극한을 확인합니다. 조명 0에서 전류 0이 나오나요?
4. 한 번에 하나씩 바꿉니다. 여러 물성을 동시에 바꾸면 원인을 못 찾습니다.
5. 손실 분해를 봅니다. 어느 항이 비정상적으로 큰지가 단서입니다.

미리보기 모드

솔버 버전이 preview로 표시되면 실제 계산이 아니라 근사 모형입니다. 화면 위에 노란 안내 띠가 함께 뜹니다. 곡선의 정성적 거동과 손실 분해·특성화 계산은 정상이지만, 정량적 결과를 인용하지 마세요.