【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微电子集成电路，尤其涉及一种gan hemt(氮化镓高电子迁移率晶体管)物理基高低温噪声模型参数提取方法。
技术介绍
1、低噪声放大器是接收系统前端的重要组成部分，它的性能优劣将对整机系统性能起决定性作用。晶体管是低噪声放大器的核心，因而，对其噪声特性的精确建模是低噪声放大器设计的关键。为实现低噪声放大器的精确设计，同时满足不同环境温度下的设计需求，亟需开展可精确表征高低温噪声特性的晶体管噪声建模及其高效率参数提取技术研究。
2、晶体管噪声模型可分为经验基模型和物理基模型。经验基模型通常在小信号模型的基础上引入噪声拟合参数进行建立。而物理基噪声模型通常基于非线性模型建立，模型中的栅极和漏极噪声功率谱密度的表达式均由载流子输运方程推导得到。因此，与经验基噪声模型相比，具备拟合参数更少的优势，大大降低了噪声模型参数提取的复杂程度，对晶体管高低温噪声建模具有重要意义。物理基噪声模型主要有van der ziel模型、brookes模型以及表面势模型三种建模方法。van der ziel模型是美国南佛罗里达大学的a.van derziel于1983年针对硅基mosfet器件提出的一种物理基噪声模型(van der ziel a.gatenoise in field effect transistors at moderately high frequencies,proceedingsof the ieee,1963,51(3):461-467.)。该模型基于长沟道的漏极电流模型，采用简化的沟道电势推导得到，然
3、上述模型可以应用在射频集成电路设计，但由于模型拟合参数过多，若进一步考虑环境温度的影响，将极大增加了模型参数提取的复杂程度。对此，2023年，电子科技大学的s.mao和y.xu等人基于晶体管区域划分理论，开发了一种不含拟合参数的晶体管物理基噪声功率谱密度模型(s.mao,r.xu,b.yan and y.xu.an improved noise modelingmethod using a quasi-physical zone division model for algan/gan hemts,ieeetransactions on electron devices,2023,70(4):1835-1842.)，解决了传统噪声模型中拟合参数过多的问题，且该模型具备表征高低温噪声特性的能力。然而，如何基于该模型实现高效的高低温噪声模型参数提取，仍有待进一步研究。
4、即目前还缺乏一套可以准确表征高低温下噪声特性的物理基噪声模型参数提取方法，实现考虑环境温度效应的高效率晶体管噪声建模。因此，开发一种快速精确的物理基高低温噪声模型参数提取方法，对提高低噪声放大器等射频电路的仿真精度与设计效率，简化设计流程，同时满足更多复杂应用场景等方面具有很重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种gan hemt物理基高低温噪声模型参数提取方法，是基于晶体管区域划分物理基噪声模型参数提取方法，提出的一种高低温模型参数提取方法，以至少解决现有技术中传统噪声模型拟合参数过多且缺乏高效的高低温模型参数提取方法的问题。
2、本专利技术提供一种gan hemt物理基高低温噪声模型参数提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
3、s1、高低温电压-电流特性曲线和多偏置s参数测试；对需要提取参数的gan hemt器件，开展不同环境温度下静态直流i-v测试和s参数测试，分别得到不同环境温度下各栅-源偏置电压vgs和漏-源偏置电压vds下的漏-源电流ids特性曲线，以及不同栅-源偏置电压vgs和漏-源偏置电压vds下的s参数；
4、s2、高低温夹断电压模型参数提取；由高低温voff模型测试得到的高低温电压-电流特性曲线，绘制不同漏压下，漏极电流随栅极电压变化的曲线，以漏极电流10-6a对应的栅极电压作为夹断电压，分别提取得到各环境温度下的voff；
5、s3、迁移率模型参数提取；所述迁移率与环境温度呈反比关系；
6、s4、高低温电流模型参数提取；采用步骤2和3中夹断电压和迁移率模型的温度相关性，等效临界电场eceff的环境温度相关性，建立高低温电流模型；
7、s5、特定参数的环境温度模型参数提取；所述特定参数为rd，rs，cgs和cgd；
8、s6、高低温噪声特性计算；包括晶体管本征漏极沟道噪声功率谱密度sid、栅极感应噪声功率谱密度sig、栅极感应噪声和漏极沟道噪声的相关系数c计算；
9、s7、模型验证。
10、进一步的，所述静态直流i-v测试，栅-源偏置电压范围是vgs＝-3.2～0v，漏-源偏置电压范围是vds＝0～30v；
11、偏置同直流i-v测试，各偏置点下s参数频率范围是8-30ghz。
12、进一步的，步骤201，建立高低温voff模型；所述高低温voff模型通过肖特基势垒高度algan和gan材料导带不连续性δec的温度相关性，基于预设条件，来表征voff的环境温度效应；
13、高低温voff模型表达式：
14、
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1.一种GaN HEMT物理基高低温噪声模型参数提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种GaN HEMT物理基高低温噪声模型参数提取方法，其特征在于，所述静态直流I-V测试，栅-源偏置电压范围是Vgs＝-3.2～0V，漏-源偏置电压范围是Vds＝0～30V；
3.根据权利要求1所述一种GaN HEMT物理基高低温噪声模型参数提取方法，其特征在于，步骤201，建立高低温Voff模型；所述高低温Voff模型通过肖特基势垒高度AlGaN和GaN材料导带不连续性ΔEc的温度相关性，基于预设条件，来表征Voff的环境温度效应；
4.根据权利要求3所述一种GaN HEMT物理基高低温噪声模型参数提取方法，其特征在于，步骤202，建立和ΔEc的环境温度模型，所述模型由常温状态下的肖特基势垒高度、环境温度调制系数，结合AlGaN禁带宽度的环境温度模型、常温状态下AlGaN的禁带宽度建立；
5.根据权利要求4所述一种GaN HEMT物理基高低温噪声模型参数提取方法，其特征在于，所述迁移率与环境温度呈反比关系，采用T-γ的函数形
6.根据权利要求1所述一种GaN HEMT物理基高低温噪声模型参数提取方法，其特征在于，步骤401，建立区域划分电流模型，由晶体管外加漏-源电压、沟道调制系数、电场-电子速度关系阶数、晶体管源极和漏极接入区长度、晶体管的栅长、晶体管自热效应的等效临界电场模型、最大饱和电流模型获得；
7.根据权利要求6所述一种GaN HEMT物理基高低温噪声模型参数提取方法，其特征在于，步骤402，电流模型的高低温建模，所述电流模型的高低温建模通过步骤2中夹断电压、步骤3中迁移率模型的温度相关性及等效临界电场Eceff的环境温度相关性建立，其表达式如下：
8.根据权利要求1所述一种GaN HEMT物理基高低温噪声模型参数提取方法，其特征在于，步骤5中所述特定参数的环境温度模型表达式为：
9.根据权利要求1所述一种GaN HEMT物理基高低温噪声模型参数提取方法，其特征在于，步骤601，晶体管本征漏极沟道噪声功率谱密度SId计算，采用如下表达式进行计算：
10.根据权利要求1所述一种GaN HEMT物理基高低温噪声模型参数提取方法，其特征在于，步骤602，晶体管栅极感应噪声功率谱密度SIg计算，采用如下表达式进行计算：
...【技术特征摘要】
1.一种gan hemt物理基高低温噪声模型参数提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种gan hemt物理基高低温噪声模型参数提取方法，其特征在于，所述静态直流i-v测试，栅-源偏置电压范围是vgs＝-3.2～0v，漏-源偏置电压范围是vds＝0～30v；
3.根据权利要求1所述一种gan hemt物理基高低温噪声模型参数提取方法，其特征在于，步骤201，建立高低温voff模型；所述高低温voff模型通过肖特基势垒高度algan和gan材料导带不连续性δec的温度相关性，基于预设条件，来表征voff的环境温度效应；
4.根据权利要求3所述一种gan hemt物理基高低温噪声模型参数提取方法，其特征在于，步骤202，建立和δec的环境温度模型，所述模型由常温状态下的肖特基势垒高度、环境温度调制系数，结合algan禁带宽度的环境温度模型、常温状态下algan的禁带宽度建立；
5.根据权利要求4所述一种gan hemt物理基高低温噪声模型参数提取方法，其特征在于，所述迁移率与环境温度呈反比关系，采用t-γ的函数形式描述其温度相关性，表达式如下：
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛书漫，苏祥，徐跃杭，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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