晶体管输出电阻频散特性的测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种晶体管输出电阻频散特性的测量方法及系统，包括：为晶体管的栅极提供负向偏置电压；为晶体管的漏极提供正向偏置电压和交流信号；获取晶体管在所述交流信号为选定频率下的输出电阻；获取所述输出电阻与所述交流信号的选定频率之间的对应关系，以得到所述输出电阻频散特性。本发明专利技术的方法及系统可实现对晶体管输出电阻的频散特性的测量，并且具有测量简单且准确度高的特点，通过本发明专利技术的方法及系统获得的输出电阻频散特性，可以用来评价材料的生长质量、监测工艺流程、分析器件的物理特性参数，另外，本领域技术人员还可以利用该频散特性对大信号模型中频散子电路的输出电阻相关水进行修正，以更准确地建立大信号模型。

【技术实现步骤摘要】
晶体管输出电阻频散特性的测量方法及系统
本专利技术涉及集成电路
，尤其涉及晶体管输出电阻频散特性的测量方法及系统。
技术介绍
目前，世界上对例如是氮化镓(GaN)等高电子迁移率晶体管材料的研究还面临很多瓶颈，严重制约了晶体管器件与集成电路的发展，其外延生长也处于不成熟的阶段，生长过程中常会引入大量位错或者缺陷，在器件的不同材料界面处引入界面态，并在材料内部引入陷阱等缺陷，产生深的陷阱能级，严重改变了器件沟道中的载流子产生捕获和释放过程，大大影响源漏电流的变化、器件的功率特性以及整个器件的电学特性。器件沟道与衬底间界面处的陷阱效应会大大影响器件的电学特性，使得器件的电流和功率大大降低。由于陷阱所对应能级的时间因子大部分在微秒至毫秒之间，因此这些陷阱大部分只能对500kHz以下的交流信号产生响应，而不会随着更高频率的信号发生变化，因为陷阱的充放电过程跟不上更高频率的信号的变化速率，因此通过对氮化镓等晶体管器件输出电阻的低频响应曲线分析，尤其是输出电阻频率散射特性(简称为频散特性)所表现出的栅延迟以及漏延迟，可以测量并判断器件中陷阱特性，判断材料质量和器件的优劣，进而推断器件工艺制程的稳定度。在小信号应用时，一个微波射频电路设计者通常忽略了频散效应，因为频散一般发生的频段远低于设计者所关注的频带。但当电路处于大信号激励下，所用的大信号模型需要对器件直流和射频特性的仿真都要准确。所以在大信号模型的建立过程中，需要考虑陷阱效应，通过对输出电阻在低频下的频散特性的测量，可以提取出与陷阱效应相关的输出电阻低频散射参数，将其加入到大信号模型的频散子电路中对模型进行修正，可以更精确地对器件的功率及交调性能进行仿真。综上所述，简易并准确地测量晶体管器件的输出电阻频散特性具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是为了解决现有技术中没有给出实际测量晶体管输出电阻频散特性的问题，提供一种可以测量晶体管器件的输出电阻频散特性的测量方法及系统。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为:一种晶体管输出电阻频散特性的测量方法，包括:为晶体管的栅极提供负向偏置电压；为晶体管的漏极提供正向偏置电压和交流信号；获取晶体管在所述交流信号为选定频率下的输出电阻；获取所述输出电阻与所述交流信号的选定频率之间的对应关系，以得到所述晶体管输出电阻频散特性。优选的是，所述方法还包括:对所述交流信号进行抗所述正向偏置电压干扰的处理。优选的是，所述方法还包括:对所述正向偏置电压进行隔离所述交流信号的处理。优选的是，所述方法还包括:所述交流信号的幅值小于等于500毫伏。优选的是，所述方法还包括:所述交流信号的选定频率在20Hz至200KHZ之间选择。所述获取晶体管在所述交流信号为选定频率下的输出电阻包括:获取所述晶体管的漏极与源极之间的漏源电压；利用采样电阻获取所述晶体管的漏极与源极之间的漏源电流；根据所述晶体管的漏源电压和漏源电流，获取所述晶体管在所述交流信号为选定频率下的输出电阻。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为:一种晶体管输出电阻频散特性的测量系统，包括:第一直流电源模块，用于为晶体管的栅极提供负向偏置电压；第二直流电源模块，用于为晶体管的漏极提供正向偏置电压；交流信号输出模块，用于为晶体管的漏极提供交流信号；输出电阻测量模块，用于获取晶体管在所述交流信号为选定频率下的输出电阻；以及，频散特性输出模块，用于获取所述输出电阻与所述交流信号的选定频率之间的对应关系，以得到所述晶体管输出电阻频散特性。优选的是，所述系统还包括:抗干扰模块，用于对所述交流信号进行抗所述正向偏置电压干扰的处理。优选的是，所述系统还包括:隔离模块，用于对所述正向偏置电压进行隔离所述交流信号的处理。优选的是，所述输出电阻测量模块包括:第一电压测量单元，用于获取所述晶体管的漏极与源极之间的漏源电压；第二电压测量单元，用于利用采样电阻获取所述晶体管的漏极与源极之间的漏源电流；以及，输出电阻计算单元，用于根据所述晶体管的漏源电压和漏源电流，获取所述晶体管在所述交流信号为选定频率下的输出电阻。本专利技术的有益效果在于，本专利技术的晶体管输出电阻频散特性的测量方法及系统可实现对晶体管输出电阻的频散特性的测量，并且具有测量简单且准确度高的特点，通过本专利技术的测量方法及系统获得的输出电阻频散特性，可以用来评价材料的生长质量、监测工艺流程、分析器件的物理特性参数，另外，本领域技术人员还可以利用该频散特性对大信号模型中频散子电路的输出电阻相关水进行修正，以更准确地建立大信号模型。【附图说明】图1示出了根据本专利技术所述晶体管输出电阻频散特性的测量方法的一种实施方式的流程图；图2示出了根据本专利技术所述晶体管输出电阻频散特性的测量系统的一种实施方式的方框原理图；图3示出了图2所示测量系统的一种具体实施电路；图4示出了利用图3所示的测量系统测量出的反应氮化镓高电子迁移率晶体管输出电阻与交流信号的选定频率之间的对应关系的曲线。【具体实施方式】下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。如图1所示，本专利技术的晶体管输出电阻频散特性的测量方法包括如下步骤:步骤S1:为晶体管的栅极提供负向偏置电压。步骤S2:为晶体管的漏极提供正向偏置电压。步骤S3:为晶体管的漏极提供交流信号。步骤S4:获取晶体管在交流信号为选定频率下的输出电阻。步骤S5:获取输出电阻与交流信号的选定频率之间的对应关系，以得到晶体管输出电阻频散特性，在此可通过改变交流信号的选定频率，利用步骤S4获取输出电阻与交流信号的选定频率之间的对应关系。为了在将交流信号耦合至晶体管的漏极的同时，防止正向偏置电压的干扰，本专利技术的方法还可以对交流信号进行抗正向偏置电压干扰的处理，在此，可利用电容实现该抗干扰的处理。为了避免正向偏置电压受交流信号影响，本专利技术的方法还可包括对正向偏置电压进行隔离交流信号的处理，在此，可利用电感、光电耦合器等实现该隔离交流信号的处理。在此，由于晶体管的非线性特性，上述交流信号的幅值不易过大，优选是小于等于500毫伏，特别是在200毫伏至500毫伏之间选择，例如，在图3所示的实施例中，该交流信号的幅值选择为300毫伏。由于本专利技术的方法主要是为了获取晶体管输出电阻的低频散射特性，因此上述交流信号的选定频率通常在20Hz至200KHz之间选择，测量人员可在上述频率范围内选择多个选定频率作为采样点进行测量，以获得反应输出电阻与交流信号的选定频率之间的对应关系的曲线，即反应输出电阻频散特性的曲线，采样点可以包括测量人员根据实际需求选定的选定频率及/或按照一定的规则选定的选定频率，该规则可以是等间隔取样，或者在输出电阻随选定频率的改变迅速变化的频率段选取较多的采样点，而在缓慢变化的频率段选取相对较少的采样点。上述步骤S4中获取晶体管在交流信号为选定频率下的输出电阻可具体包括如下步骤:步骤S41:获取晶体管的漏极与源极之间的漏源电压，例如可通过电压表测量。步骤S42:利用采样电阻获取晶体管的漏极与源极之间的漏源电流，即通过直接获取采样电阻两端的电压，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管输出电阻频散特性的测量方法，其特征在于，包括：为晶体管的栅极提供负向偏置电压；为晶体管的漏极提供正向偏置电压和交流信号；获取晶体管在所述交流信号为选定频率下的输出电阻；获取所述输出电阻与所述交流信号的选定频率之间的对应关系，以得到所述晶体管输出电阻频散特性。

【技术特征摘要】
1.一种晶体管输出电阻频散特性的测量方法，其特征在于，包括: 为晶体管的栅极提供负向偏置电压； 为晶体管的漏极提供正向偏置电压和交流信号； 获取晶体管在所述交流信号为选定频率下的输出电阻； 获取所述输出电阻与所述交流信号的选定频率之间的对应关系，以得到所述晶体管输出电阻频散特性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 对所述交流信号进行抗所述正向偏置电压干扰的处理。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 对所述正向偏置电压进行隔离所述交流信号的处理。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 所述交流信号的幅值小于等于500毫伏。5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 所述交流信号的选定频率在20Hz至200KHz之间选择。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取晶体管在所述交流信号为选定频率下的输出电阻包括: 获取所述晶体管的漏极与源极之间的漏源电压； 利用采样电阻获取所述晶体管的漏极与源极之间的漏源电流； 根据所述晶体管的漏源电压和漏源电流，获取所述晶体管在所述交流信号为选定频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞磊，陈晓娟，罗卫军，袁婷婷，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11