隨著半導體器件的特徵尺寸縮小到亞微米和納米級範圍，小尺寸的物理現像開始影響器件性能。此外，靜電放電 (ESD) 等極端電氣乾擾也會導致電磁兼容性 (EMC) 問題。電路級仿真可以預測 ESD 事件期間的電流和電壓水平，但很難知道設備內部會發生什麼。因此，在微觀層面而不是宏觀層面進行精確的物理器件模擬對於半導體器件的設計和優化至關重要。
蒙特卡羅方法提供了玻爾茲曼傳輸方程 (BTE) 的直接解。它可用於研究各種工作條件下電荷載體的傳輸。本研究的目標是：1) 開發蒙特卡羅粒子模擬器，以解決基於半導體器件物理的 ESD 威脅評估； 2) 使用蒙特卡羅模擬和熱解算器研究器件接近擊穿的行為； 3) 將蒙特卡羅求解器與電路仿真相結合，研究半導體器件在瞬態攻擊下的行為。