GaAs MMIC用无源元件的模型

制作了不同结构参数的GaAs MMIC无源元件,包括矩形螺旋电感、MIM电容和薄膜电阻,建立了无源元件的等效电路模型库,采用多项式公式表征无源元件的模型参数和性能参数,便于电路设计的应用.并提取得到MIM电容的单位面积电容值,约为195pF/mm2,NiCr薄膜电阻的方块电阻约为16.1Ω/□.分析结构参数对螺旋电感性能的影响可知,减小线圈面积相关的寄生损耗有助于获得高品质的电感.     

GaAs MMIC用无源元件的模型

制作了不同结构参数的GaAs MMIC无源元件,包括矩形螺旋电感、MIM电容和薄膜电阻,建立了无源元件的等效电路模型库,采用多项式公式表征无源元件的模型参数和性能参数,便于电路设计的应用.并提取得到MIM电容的单位面积电容值,约为195pF/mm2,NiCr薄膜电阻的方块电阻约为16.1Ω/□.分析结构参数对螺旋电感性能的影响可知,减小线圈面积相关的寄生损耗有助于获得高品质的电感.     

0.2～30GHz GaAs FET开关模型的提取与验证

在GaAs单片微波集成电路(MMIC)设计中,准确的器件模型对于提高电路设计成功率和缩短电路研发周期起着重要作用。首先采用标准的GaAs MMIC工艺制造出不同栅指数和单位栅宽的开关PHEMT器件,然后对加工的开关电路在"开"态(Vgs=0 V)和"关"态(Vgs=-5 V)进行宽频率范围内的测量,基于测量结果建立起一个参数化的GaAs PHEMT开关等效电路模型,最后通过单刀单掷(SPST)开关来验证参数化模型。应用该参数化模型设计的电路实测与仿真结果基本吻合,证明参数化的GaAs PHEMT模型是可用的。该模型可用于30 GHz以下GaAs PHEMT工艺开关MMIC电路仿真设计。     

一种高频无源元件的EM建模分析技术

采用电磁场(EM)建模的分析方法,提取了砷化镓衬底上MIM电容、方形螺旋电感和微带传输线的等效电路模型,并应用于一种π形匹配网络的设计,该模型充分考虑了衬底损耗、趋肤效应、接近效应等因素,对无源元件电特性的影响,基于GaAs半导体工艺进行了流片.测试结果表明,在0.1～40 GHz频率范围内,采用EM技术提取的元件参数...     

电磁脉冲对MMIC电路中MIM电容的损伤分析

电容失效是电子电路中常见的故障.通过对某QPSK调制器微波单片集成电路(MMIC)进行失效分析,确定了该产品出现的故障是由MIM电容引起的,进一步地通过故障原因排查和故障机理分析,得知该MIM电容故障是由电磁脉冲(EMP)引起的,最后通过设计试验使故障复现,验证了分析结果的正确性,从而为今后MMIC的老炼试验设计提供了指导.     

太赫兹平面肖特基二极管参数模型

根据太赫兹平面肖特基二极管物理结构,在理想二极管SPICE参数模型的基础上建立了二极管小信号等效电路模型。依据该二极管等效电路模型设计了基于共面波导（CPW）去嵌方法的二极管S参数在片测试结构,并对其在0.1~50 GHz、75~110 GHz频率范围内进行了高频小信号测试,利用测试结果提取了高频下二极管电路模型中各部分电容、电阻以及电感参数。将相应的高频下电容与电阻参数分别与低频经验公式电容值和直流I-V测试提取的电阻值进行了对比,并利用仿真手段对高频参数模型进行了验证。完整的参数模型以及测试手段相较于理想二极管SPICE模型和传统的参数提取方法可以更为准确地表征器件在高频下的工作状态。该建模思路可用于太赫兹频段非线性电路的优化设计。     

新型4H-SiC 射频功率MESFET 大信号经验电容模型

基于4H-SiC 射频功率MESFET 器件的工作机理,提出了一种新型的大信号经验电容模型。针对此模型参数的提取采用最小二乘法和遗传算法,算法用MATLAB 语言实现,与传统算法相比,经验电容模型参数的初值估计和优化更为简单准确。提取的模型重要参数具有一定的物理意义,其他拟合参数值也具有物理量级。模型仿真结果和实测数据拟合度较好,从而验证了所提出的大信号经验电容模型的准确性。     

基于IPD工艺的高通滤波器芯片设计

设计采用了集成无源器件(Integrated Passive Device,IPD)工艺设计了一款集总式紧凑型椭圆函数高通滤波器。设计采用砷化镓GaAs作为衬底材料,基于寄生参数和等效电路模型对螺旋电感和MIM(金属-介质-金属)电容进行理论分析,并在三维电磁场仿真软件HFSS中进行建模与仿真。经过调试,该模型截止频率9.2 GHz,在9.8 GHz通带上插入损耗小于2 dB,在0~7.2 GHz阻带抑制>30 dB,尺寸仅为640μm×865μm×84μm,有效缩小了无源滤波器的尺寸,验证了基于GaAs IPD工艺的集总式高通滤波器设计的可行性。     

可重构的低温共烧陶瓷电容高频等效电路模型

低温共烧陶瓷电容元件在微波多芯片组件设计中具有重要地位,其模型是系统仿真的关键.根据电容的物理结构特点,提出了一个可重构的高频电容模型,并给出其模型参数的计算公式.最后用ADS对双层电容和四层电容等效电路模型的S参数和用三维电磁场仿真软件的仿真结果做了对比,结果表明,其双层电容等效电路模型可以准确到4 GHz,其四层电容等效电路模型可以准确到2 GHz.采用等效电路的仿真时间比三维电磁场仿真软件约快60倍.     

3 nm环栅场效应管射频小信号等效电路模型

针对3 nm环栅场效应晶体管,提出了一种射频小信号等效电路模型及基于有理函数拟合的解析模型参数提取方法。首先,在关态条件下提取不受偏置影响的非本征栅/源/漏极电阻、栅到源/漏电容、衬底电容和电阻。然后,在不同偏置条件下提取受偏置影响的本征模型参数。使用Sentaurus TCAD和Matlab对器件进行仿真并拟合得到相关参数,在ADS中验证等效电路模型。结果表明,在10 MHz~300 GHz频率范围内,TCAD仿真与等效电路仿真S参数的最大误差低于2.69%,证实了所建立模型及建模方法的准确性。该项研究成果对射频集成电路设计具有参考价值。     

基于Pspice的RTD等效模型及其应用电路研究

简要介绍了RTD(共振隧穿二极管)的微分负阻特性及其等效电路,通过对实际AlAs/InxGa1-xAs/GaAs双势垒共振隧穿结构I-V曲线拟合,得出RTD的Pspice等效电路模型参数。采用Pspice软件建立了RTD的等效电路模型,并对其微分负阻特性进行了仿真,仿真结果与测试结果基本吻合。利用所建立的模型,对RTD的基本应用电路:反相器、非门、与非门和或非门进行了仿真模拟。结果表明,该类电路能够正确实现其逻辑功能。最后,对基于RTD的振荡电路进行了仿真,仿真频率与实际测试频率处于同一数量级。由于实测电路寄生参数如串联电阻、电容等的影响,仿真结果与测试结果稍有出入。     

片式电容器分布参数测算方法的研究

采用矢量网络分析仪测量片式电容器的S参数、射频电路设计模拟仿真软件和Y参数二端口网络模型提取等效串联电路的C、L、R参数,研究了片式电容器在射频电路中的分布参数,并由此计算出不同频率下片式电容器的Q值。结果表明:该方法能够准确地得出片式电容器在射频电路中的分布参数,并能反映出片式电容器的频率特性。     

电容的分数阶等效电路建模与分析

实际的电容器件都是非理想的,其特性受到各种因素的影响,建立精确的电容模型对于电路系统分析与设计十分必要。考虑到电容的分数阶微积分特性,文中基于传统的电容整数阶等效电路模型,提出电容的分数阶等效电路模型,并采用差分进化算法辨识出模型参数,然后将该模型应用于Buck电路进行纹波电压的分析。仿真结果表明,同传统整数阶等效电路模型相比,分数阶等效电路模型拟合电容实际数据的准确度更高,验证了该电容分数阶等效电路模型的有效性。     

α粒子注入对SRAM存储单元的影响研究

针对目前SRAM存储单元所面临的α粒子注入引起的软错误问题,首先采用一个简化的反相器模型,模拟其在α粒子注入时的输出变化;然后将该输出用作SRAM存储单元电路仿真的输入信号,研究α粒子注入对存储单元双稳电路稳定性的影响,其中,α粒子的注入通过一个电流源来模拟;最后,比较两种电流源模型下存储单元的存储情况。可以看出,pMOS等效电阻越大或节点电容越小,α粒子的注入越容易导致存储单元软错误的发生。也就是说,临界电荷越小,发生软错误的可能性越大。     

An improved two-frequency method of capacitance measurement forSrTiO3 as high-k gate dielectric

An improved two-frequency method of capacitance measurement for the high-k gate dielectrics is proposed. The equivalent circuit model of the MOS capacitor including the four parameters of intrinsic capacitance, loss tangent, parasitic series inductance, and series resistance is developed. These parameters can be extracted by independently measuring the capacitor at two different frequencies. This technique is demonstrated for high-k SrTiO₃ gate dielectrics and the results show that the calibrated capacitances are invariant over a wide range of frequency. In addition, the extracted loss tangent, inductance and resistance are independent on gate voltage and frequency. The effect of series resistance on the frequency dispersion of the capacitance can be also explained by this model. These results indicate that this modified technique can be incorporated in the routine capacitance-voltage (C-V) measurement procedure providing the physically meaningful data for the high-k gate dielectrics     

基于HSIM的铁电电容性能的研究

基于对铁电电容实际测试性能及物理模型的分析,在仿真软件HSIM原始电容模型库的基础上,通过对实验室制备的铁电电容电滞回线的拟合,得出新的模型库参数。将这些参数导入HSIM中对铁电存储器(FRAM)进行仿真,根据仿真结果对比铁电电容的性能,并由此优化铁电电容的性能,使之更匹配于电路特性。     

应用模拟退火算法建立共面波导结构的等效电路

对中心导带和地渐变的共面波导结构提出了一种简单通用的方法,建立了其等效电路,通过模拟退火算法优化提取了电路参数.将这种方法应用于分析两种周期性共面波导结构,比较了由等效电路模型与实验得出的散射参数,得到了很好的一致性.     

Tunable Capacitor Based on Polymer-Dispersed Liquid Crystal for Power Harvesting Microsystems

A tunable capacitor based on polymer-dispersed liquid-crystal (PDLC) technology is presented in this paper. Its application for robust power harvesting microsystems was investigated. The power harvesting device utilized a piezoelectric microcantilever excited by ambient random vibrations to convert mechanical energy into electric power. For improving the power harvesting efficiency, the PDLC tunable capacitor was used to adjust the resonance frequency of the piezoelectric microcantilever beam to match the frequency of the ambient vibrations in real time. The fabrication process and measurement results of the PDLC tunable capacitor are detailed. The measured tuning ratio of the PDLC tunable capacitor was 63% at 300-Hz excitation frequency when a 25-V driving voltage was applied. The dielectric and optical properties of the fabricated PDLC tunable capacitor have been examined thoroughly. Based on the results of the experiment, an equivalent lumped-element model of the PDLC tunable capacitor has been developed. The simulation results showed that the impedance of the developed model agreed well with that of the fabricated tunable capacitor. This model can be incorporated into the equivalent circuit of the integrated power harvesting system for efficiency optimization.     

用模拟退火算法从S参数提取HFET小信号等效电路模型参数

微波集成电路和微波器件的设计需要准确地提取HFET的小信号等效电路模型参数.采用带回火的模拟退火算法从S参数提取HFET小信号等效电路模型参数,得到了高质量的解.计算结果是全局最优解,摆脱了初始值的影响,并且克服了局部优化算法遇到的不收敛或收敛到错误解的问题.利用测量得到的栅电阻,计算结果的精度可以进一步提高.这个算法同样也适用于HBT、电容和电感等器件模型参数的提取.