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2D 和 3D Plots 工作指南
NOTE
原文来源：Sentaurus Visual User Guide, Version W-2024.09, Synopsys, Inc. PDF 源页码：第 4 章，对应 PDF 第 100–213 页（1-based）
可视化 2D 和 3D Plots
Sentaurus Visual 可以可视化 2D 和 3D plots 的仿真结果。当加载 2D 或 3D 文件时，Sentaurus Visual 会自动生成一个 plot，默认激活边缘（edge）、场（field）和体（bulk）层。
修改 Plot 属性
您可以使用 Plot Properties 面板轻松更改当前活动 plot 的属性。
Main 选项卡允许您自定义 plot 标题，包括文本、字体，以及是否包含文件路径。您还可以显示或隐藏图例（仅限 2D plots）和网格。
Axes 选项卡允许您显示或隐藏坐标轴，交换坐标轴（仅限 2D plots），以及显示或隐藏立方体坐标轴（仅限 3D plots）。
Colors 选项卡允许您更改 plot 的背景色和前景色。Palette 选项卡允许您选择用于等值线和材料的配色方案。
对于 2D plots，Scaling 选项卡允许您更改 x 与 y 的比例。对于 3D plots，此选项卡允许您缩放 plot 坐标轴。
Contacts 选项卡允许您通过从列表中选择行为来自定义接触点颜色。
Markers 选项卡允许您显示最大值和最小值的位置标记。
对于 2D plots，Grid 选项卡允许您自定义网格线的颜色和宽度。
修改材料的配色方案
您可以使用 User Preferences 对话框更改材料的配色方案。此选择将用作所有 plots 中显示的材料的初始配色方案。但是，您可以使用 Plot Properties 面板独立更改每个 plot 的配色方案。
NOTE
当您更改配色方案时，会覆盖为材料使用的任何自定义颜色。
在用户偏好设置中更改配色方案
- 选择 Edit > Preferences。
- 在 User Preferences 对话框中，展开 2D/3D > Plot。
- 从 Material Color Scheme 列表中选择 Classic Colors 或 Vivid Colors。
- 点击 Save。
在 plot 中更改配色方案
- 选择该 plot。
- 打开 Plot Properties 面板。
- 在 Palette 选项卡上，从 Material 列表中选择 Classic Colors 或 Vivid Colors。
显示区域或材料名称
您可以在 3D plots 中将区域或材料的名称显示为浮动标题，标题位于每个区域旁边。标题的精确位置对应于每个区域边界框的中心，因此对于凹形区域，标题可能位于区域外部。
要显示或隐藏区域或材料名称，请在 set_region_prop 命令中指定 -show_caption 或 -hide_caption（参见第 387 页的 set_region_prop）。
要调整标题的字体大小、引线可见性，以及是否显示区域或材料名称，请使用 set_plot_prop 命令的标题相关参数（参见第 382 页的 set_plot_prop）。
可视化场
可以在 Data Selection 面板中选择要在 plot 中可视化的活动场。场可以是标量或矢量。对于标量场，您可以选择可视化分成的颜色数量以及比例尺，比例尺可以是线性、对数、双曲反正弦（Asinh）、绝对值对数（LogAbs）或您定义的自定义点列表。界面场和粒子场在 Scalars 选项卡上有单独的选项。
可视化定义在界面区域上的场
结构可以具有定义在界面区域上的场。这些场通过前缀 Int(场名称) 与常规区域场区分开来。例如，场 DopingConcentration 的名称将变为 Int(DopingConcentration)。此前缀使您可以轻松地在 Data Selection 面板的 Scalars 选项卡上识别此类场。
对于 2D plots，界面的宽度会自动增加以改善场数据的可视化。
可视化复数场
复数场（例如复数介电常数或复数折射率）可以分解为其幅度和相位分量来可视化。Sentaurus Visual 自动检测复数值并提供可视化选项。
可视化自动生成的区域
结线
结线（junction lines）用于显示 p-n 结的位置。这些线是在数据加载时自动生成的，可以通过设置 set_region_prop 命令的参数来控制其可见性。
耗尽区
耗尽区（depletion regions）用于可视化耗尽层区域。可以通过设置相关参数来控制耗尽区的显示。
可视化多个 TDR 状态
对于包含多个时间步骤或状态数据的 TDR 文件，Sentaurus Visual 提供了多种可视化模式：
- Play 按钮：播放所有状态动画。
- Last State 按钮：跳转到最后一个状态。
- States 列表：展开后显示所有可用状态，可以直接选择查看特定状态。
您可以在 Expand States 对话框中展开多个 TDR 状态，以查看同一结构的不同状态。
可视化具有多个部分的区域
某些区域可能由多个不连续的部分组成。Sentaurus Visual 可以可视化这些多部分区域，并在图例中提供清晰的区分。
可视化离散陷阱
离散陷阱（discrete traps）是半导体器件中常见的缺陷类型。Sentaurus Visual 提供了专门的可视化选项来显示这些陷阱的位置和占用率。蓝色表示最小值，红色表示最大值。您可以使用探针工具获取每个离散陷阱的值。
可视化来自 Raphael FX 的电容
Sentaurus Visual 支持从 Raphael FX 提取的电容数据可视化。要加载电容数据，请先加载网表（netlist）文件。
加载网表文件
- 选择 File > Load Netlist。
- 在对话框中选择网表文件。
- 点击 Open。
电容小部件
电容数据将显示在专用的 Capacitance Widget 中，您可以从中选择要可视化的电容类型。
3D 视图
3D Plot 交互
Sentaurus Visual 提供了多种工具来与 3D plots 交互：
- 选择/旋转工具（Select/Rotate）：选择对象并旋转视图。
- 球面旋转工具（Spherical Rotation）：在三维空间中自由旋转视图。
- 平移工具（Pan）：移动视图。
- 缩放工具（Zoom）：放大或缩小。
编辑相机属性
您可以通过 Camera Configuration 面板编辑相机属性：
- 选择 View > Camera Configuration。
- 在 Properties 面板中编辑相机参数。
可配置的参数包括：
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| Position X/Y/Z | 相机位置坐标 |
| Focal Point X/Y/Z | 焦距中心坐标 |
| View Angle | 视野角度 |
| Azimuth | 方位角 |
| Elevation | 仰角 |
TIP
您可以在 User Preferences 对话框（展开 2D/3D > Rendering）中选择投影类型：Perspective（透视投影）或 Parallel（平行投影）。
2D 视图
2D Plot 交互
与 3D plots 不同，2D plots 主要支持以下交互：
- 平移：按住鼠标右键拖动。
- 缩放：使用鼠标滚轮或绘制缩放框。
- 旋转：2D plots 不支持旋转。
灯光套件
Sentaurus Visual 提供了可定制的灯光系统来照亮 3D plots。
灯光类型
- Ambient Light（环境光）：均匀照亮场景。
- Directional Light（平行光）：模拟来自远距离光源的光线。
- Point Light（点光源）：从特定点向所有方向发射光线。
- Spot Light（聚光灯）：锥形光束。
编辑灯光属性
- 在 Plot Properties 面板中选择 Lights 选项卡。
- 选择要编辑的灯光。
- 修改属性：
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| Azimuth [-180°, 180°] | 光源的经度 |
| Elevation [-90°, 90°] | 光源的纬度 |
| Intensity | 光强度 |
| Color | 灯光颜色 |
| Shadows | 是否投射阴影 |
数据加载选项
Load Selected Fields（按需加载）
Load Selected Fields 选项允许您仅加载某些场。这可以显著减少大型 TDR 文件的加载时间。
NOTE
这些加载选项仅适用于 TDR 文件版本 17。
Load Interfaces（加载界面）
Load Interfaces 选项默认选中。它控制是否加载界面数据。
管理加载的场
在 Data Selection 面板中：
- 要删除场，选择一个场并点击 Remove。
- 要添加场，点击 Add。
渲染选项
材料和区域
Materials and Regions 选项卡允许您自定义材料和区域的渲染属性：
| 属性 | 说明 |
|---|---|
| Show/Hide Bulk | 显示或隐藏体数据 |
| Show/Hide Borders | 显示或隐藏边界 |
| Translucency | 半透明度开关 |
| Wireframe | 线框模式 |
显示或隐藏多个材料和区域的属性
- 在 Data Selection 面板中选择多个材料或区域。
- 右键点击并选择 Show/Hide。
修改多个材料和区域的属性
- 选择多个材料或区域。
- 右键点击并选择 Modify Properties。
- 在弹出的对话框中输入属性值。
修改初始隐藏材料列表
- 在 User Preferences 对话框中，展开 2D/3D > Plot。
- 在 Initially Hidden Materials 列表中添加或删除材料。
- 点击 Save。
接触区域
Contacts 选项卡允许您自定义接触区域的渲染：
- Map Colors：将接触点映射到特定颜色。
- Show/Hide Contacts：显示或隐藏接触点。
- Contact Labels：显示接触点标签。
等值线图
等值线图例设置
Contour Legend 用于显示等值线的颜色与数值对应关系。您可以在 Legend Properties 面板中自定义：
- 图例位置
- 颜色条方向
- 标签格式
- 字体大小
显示等值线图
- 在 Data Selection 面板中选择 Contours 选项卡。
- 选择要显示的等值线。
- 设置等值线的级别和范围。
将数据转换为节点数据
Converting Data to Nodal 选项允许您在元素数据和节点数据之间切换可视化模式。
创建新的标量场
您可以基于现有数据创建新的标量场：
- 选择 Tools > Create Field。
- 选择基础场。
- 定义计算表达式。
- 点击 OK。
矢量图
矢量图用于可视化向量场，例如电场或磁场。
显示矢量图
- 在 Data Selection 面板中选择 Vectors 选项卡。
- 选择矢量场（例如
ElectricField-V）。 - 设置矢量渲染选项：
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| Scale | 缩放因子 |
| Arrow Color | 箭头颜色 |
| Arrow Style | 箭头样式（实线、虚线等） |
| Head Size | 箭头大小 |
| Grid Spacing | 网格间距 |
将图像导入为背景场
您可以将图像导入为 2D plot 的背景：
- 选择 File > Import Image。
- 在对话框中选择图像文件。
- 调整图像位置和大小。
调整图像放大倍率
- 选择导入的图像。
- 在 Properties 面板中设置放大倍率参数。
可视化点边界条件
点边界条件（Point Boundary Conditions）用于在 2D 或 3D plots 中显示特定点的边界条件。
缩放和平移 2D 及 3D 几何结构
缩放结构
tcl
set_transformation -scale {<scaleX> <scaleY> <scaleZ>}平移结构
tcl
set_transformation -shift {<shiftX> <shiftY> <shiftZ>}同时缩放和平移
tcl
set_transformation -scale {<scaleX> <scaleY> <scaleZ>} -shift {<shiftX> <shiftY> <shiftZ>}旋转结构（仅限 3D Plots）
旋转点
默认情况下，3D plots 绕其几何中心旋转。您可以自定义旋转点。
自定义旋转点
- 选择 Edit > Preferences。
- 展开 2D/3D > Plot。
- 在 Rotation Point 部分设置旋转点坐标。
- 点击 Save。
使用旋转点作为参考点
旋转点可以作为测量和标注的参考点。
使用精确值旋转 Plots
tcl
rotate_plot -x <angle> -y <angle> -z <angle>
rotate_plot -plane <plane> <angle>参数说明：
| 参数 | 说明 |
|---|---|
-x, -y, -z | 绕相应坐标轴的旋转角度（度） |
-plane | 旋转平面（xy、xz、yz） |
-direction | 旋转方向（up、down） |
-angle | 旋转角度（度） |
叠加 Plots
您可以将多个 plots 叠加在一起进行对比分析：
- 选择 Tools > Overlay Plots。
- 选择要叠加的 plots。
- 点击 OK。
TIP
叠加 plots 时，可以为每个 plot 设置不同的透明度以便更好地观察重叠区域。
显示 Plots 之间的差异
tcl
diff_plots -plot1 <plotName> -plot2 <plotName>此命令生成一个显示两个 plots 之间差异的新 plot。
测量距离
测量 2D 或 3D 距离
- 选择 Tools > Ruler 或点击工具栏上的标尺按钮。
- 在 plot 上点击起点和终点。
- 距离值将显示在标尺旁边。
测量 Sentaurus Process Explorer 结构
对于从 Sentaurus Process Explorer 导入的结构，您可以使用相同的标尺工具测量距离。
测量角度
- 选择 Tools > Angle 或点击工具栏上的角度按钮。
- 依次点击三个点（顶点、起点、终点）。
- 角度值将显示在旁边。
tcl
create_angle -point1 {<x1> <y1>} -center {<cx> <cy>} -point2 {<x2> <y2>}积分工具
Integration Tool 用于对场数据进行积分计算，例如计算电荷、能量或通量。
使用自定义积分域
- 选择 Tools > Integration。
- 在 Integration Domain 选项卡中选择 Custom。
- 定义积分区域的边界。
仅对定义的区域或材料集进行积分
- 在 Integration Settings 中选择 Regions 或 Materials。
- 从列表中选择要积分的区域或材料。
- 点击 Integrate。
探针
Probe Tool 允许您在 plots 上探测特定点的数据值。
探针选项
- Point Probe：探测单点值。
- Line Probe：沿直线探测值。
- Area Probe：在区域内探测统计值。
探测 2D 数据
- 选择 Tools > Probe。
- 在 plot 上点击要探测的位置。
- 探针值将显示在信息面板中。
tcl
probe_field -plot <plotName> -pos {<x> <y>}访问数据集信息
您可以查看数据集的详细信息：
- 选择 Data > View Info Loaded。
- 在 Manage Loaded Data 对话框中查看数据集信息。
tcl
list_datasets此命令返回所有已加载数据集的列表。
场的最大值和最小值位置
tcl
calculate_field_value -field <fieldName> -plot <plotName>此命令计算指定场的最小值和最大值，并在 plot 上用标记显示其位置。
修改标记属性
tcl
set_marker_prop <markerName> -color <color> -size <size> -label <text>值遮蔽
Value Blanking 允许您遮蔽（隐藏）满足特定条件的数据值。
选择约束条件
| 约束类型 | 说明 |
|---|---|
-less <value> | 遮蔽小于指定值的数据 |
-greater <value> | 遮蔽大于指定值的数据 |
-range {<min> <max>} | 遮蔽指定范围内的数据 |
值遮蔽选项
| 选项 | 说明 |
|---|---|
-blank all | 空白所有匹配值 |
-blank any | 空白任意匹配值 |
-cons <int> | 连续性阈值 |
tcl
set_value_blanking -field <fieldName> -greater <value>可视化结构变形
您可以可视化结构的变形（例如由机械应力引起的）：
tcl
set_deformation -plot <plotName> -factor <scaleFactor>切割结构
生成精确的 Cutlines 和 Cutplanes
您可以使用精确坐标值创建 cutlines 和 cutplanes：
tcl
create_cutline -plot <plotName> -type <x|y|z> -at <value>
create_cutplane -plot <plotName> -type <x|y|z> -at <value>2D Plots 中的 Cutlines
操作 Cutlines
创建 cutline 后，您可以：
- 拖动 cutline 移动位置
- 调整 cutline 的方向
- 修改 cutline 的属性
2D Plots 中的多段线切割
Polyline Cut 允许您创建由多个线段组成的切割线：
tcl
create_cutpolyline -points {<x1> <y1> <x2> <y2> ... <xn> <yn>}沿边界切割
Cut Along Boundary 允许您沿着结构边界创建切割：
- 选择要切割的区域或材料。
- 添加顶点定义边界路径。
- 选择段区域。
- 生成切割。
3D Plots 中的 Cutplanes
tcl
create_cutplane -plot <plotName> -type <x|y|z> -at <value>多 Cutplanes
tcl
create_cutpolyplanes -type <x|y|z> -start <value> -end <value> -spacing <value>处理多个 Cutlines 和 Cutplanes
您可以在同一 plot 上创建和显示多个 cutlines 或 cutplanes：
- 创建第一个 cutline/cutplane。
- 创建额外的 cutlines/cutplanes。
- 在 Cutline/Cutplane Names 窗格中管理它们。
提取标量场的最小值或最大值路径
tcl
extract_path -field <fieldName> -type <min|max> -plot <plotName>此命令提取并显示标量场沿某个方向的最小值或最大值路径。
表面图
创建表面图
表面图（Surface Plot）在 3D 空间中以曲面形式显示数据：
- 在 Data Selection 面板中选择 Surface 选项。
- 选择要显示的场。
- 调整渲染选项。
等值面和等值线
创建等值几何
tcl
create_iso -field <fieldName> -value <isoValue> -plot <plotName>修改等值几何
tcl
create_iso -modify -geom <isoName> -value <newValue> -color <color>流线
Streamlines 用于可视化向量场中的流线，例如电场线或流体流动路径。
显示流线
- 选择 Tools > Streamlines。
- 在 Position 选项卡中设置流线起点。
- 在 Representation 选项卡中选择流线表示方式。
- 点击 Create。
位置选项卡
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| Start Points | 流线起点位置 |
| Density | 流线密度 |
| Region Filter | 区域过滤器 |
指定区域或材料
您可以限制流线在特定区域或材料内生成：
- 在 Region Filter 选项卡中选择区域或材料。
- 点击 Apply。
表示流线
| 表示方式 | 说明 |
|---|---|
| Lines | 线条表示 |
| Ribbons | 丝带表示（显示向量大小） |
| Arrows | 箭头表示 |
积分设置
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| Integration Direction | 积分方向（Forward、Backward、Both） |
| Max Steps | 最大步数 |
| Step Size | 步长 |
管理已创建的流线
在 Streamline Names 窗格中：
- 选择流线以高亮显示
- 使用 Extract 按钮提取数据
- 使用 Delete 按钮删除
配置流线的一般参数
在 User Preferences 对话框（展开 2D/3D > Streamlines）中：
- 设置默认积分参数
- 调整性能选项
- 配置可视化参数
从流线提取数据
- 从 Streamline Names 窗格中选择一个或多个流线。
- 点击 Extract。
提取的数据将创建为新的 XY 曲线数据集。