【技术实现步骤摘要】
AlGaN/GaN HEMT器件小信号模型提取方法
[0001]本专利技术属于属于射频功率器件领域,涉及一种AlGaN/GaN HEMT器件小信号模型提取方法,可用于提取氮化镓高电子迁移率晶体管器件的小信号等效电路模型,以指导器件工艺优化和电路仿真设计。
技术介绍
[0002]氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)具有本征延迟低,射频性能好,栅极漏电小,静态功耗低等优点,广泛应用于射频微波应用领域。并且器件等效电路模型的建立对于指导工艺步骤,验证工艺准确性,改善器件结构,研究工艺参数对器件高频性能的影响,具有非常重要的研究意义和实用价值。
[0003]实际工作中,大信号等效电路模型是使用GaN HEMT进行射频电路设计的基础,而下层的小信号等效电路模型更是建立大信号模型的前提,因此小信号等效电路模型的建立极为重要。此外,小信号等效电路模型的准确性毫无意外的与元件参数提取的准确性有关,准确的模型参数才能重现器件的高频小信号性能。
[0004]目前主流的小信号参数提取流程大多为基于GaAs HEMT提出的小信号模型参数提取方法,通过漏极
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源极短路时的冷场S参数提取出与偏置无关的寄生参数,然后对晶体管工作频率内的所有S参数去嵌,提取本征参数,但是氮化镓器件又存在其他不可忽视的效应。
[0005]因此本征参数的精确度很大程度上取决于提取的寄生参数的精准度,而寄生参数的提取又与器件工艺和实际结构参数有关,在结构参数方面存在一定的误差,因此经验性的近似会导致寄生参数产生误差;此外 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种AlGaN/GaN HEMT器件小信号模型提取方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:测试器件的直流特性,根据直流特性测试结果确定器件的处于冷场和其他状态下的偏置情况;冷场:Vgs<Vth,Vds=0V;栅极正向:Vgs>Vth,Vds=0V;热场:Vgs>Vth,Vds>0V;S2:在步骤S1所述的几种偏置下测量器件在0GHz到50GHz范围内的S参数,扫描步长设置为100MHz;S3:将冷场状态下的S参数转换为Y参数矩阵,同时当器件处于冷场偏置条件下时,寄生效应主要来自于电容,因此,将等效电路转换为等效电路一,这时能够将等效电路与Y参数矩阵对应起来,有如下关系:Cgdo=Cgda+Cgd;Cgso=Cpga+Cgs;Cdso=Cpda+Cds同时,Y参数矩阵能够换算为:Y11=jw(Cgdo+Cgso);Y12=Y21=
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jwCgdo;Y22=jw(Cdso+Cgdo);因此由Y参数矩阵和频率之间的关系就能求出每个寄生电容参数;S4:根据栅极正向偏置和冷场偏置条件下的S参数数据,对寄生电容Cpga、Cpda、Cgda进行去嵌操作,去嵌之后的等效电路可简化等效电路二;S5:根据步骤S3中所涉及的寄生电容的提取方法,因为仅有3个方程,却有6个未知数,所以需要对其中的一个或几个电容参数(如Cgda)进行经验性的固定、扫描,继而每一组电容固定值对应一组寄生电容值,对应一组寄生电感、寄生电阻值。此时就需要对每一组寄生参数与原S参数进行误差分析,取其中误差最小的一组数据作为寄生参数的值;此时用的误差对比方法如下:然后对每一组S参数误差进行求平均值:其中,s
ij(measured)
为器件实际测量得到的S参数,S
ij(Model)
为小信号等效电路模型仿真得到的S参数,求和范围为全频率范围,最终误差ε取四个ε
ij
的平均值,当ε最小时,对应的寄生参数为外部寄生元件的参数初值;在上述初次扫描结果的基础上,设置误差的极限值和迭代次数,重复执行参数优化过程,直至误差小于最小误差极限,提取出外部寄生电容、寄生电感和寄生电阻。S6:内部本征参数的提取:根据热场偏置条件下测量的S参数,将上述寄生参数去嵌,并将去嵌后的S参数转换为Y参数矩阵,并根据去嵌后的电路列出本征参数与本征Y参数的解析关系,具体的解析式为:d1=Re[Yint(1,1)+Yint(1,2)]/[Im(Yint(1,1)+Yint(1,2))Ri=d1/[1+d12)Im[Yint(1,1)+Yint(1,2)]]
Gm=abs([Yint(2,1)
‑
Yint(1,2...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄永,王霄,费一帆,王东,
申请(专利权)人:西安电子科技大学芜湖研究院,
类型:发明
国别省市:
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