基于MOS Model 20的RF-S0I LDMOS大信号建模

提出了一种新的基于Philips MOS Model 20(MM20)的RF-SOI(radio frequency silicon-on-insulator)LDMOS(1aterally dif-fused MOS)大信号等效电路模型.描述了弱雪崩效应以及由热效应引起的功率耗散现象.射频寄生元件由实验测得的S参数解析提取,并通过必要的优化快速准确地获得最终值.模型的有效性是通过-20栅指(每指栅长L=lμm,宽W=50μm)体接触高阻RF-SOl LDMOS在直流,交流小信号和大信号条件下的实验数据验证的.结果表明,直流、S参数(10MHz～20.01GHz)以及功率特性的仿真和实验测得数据能够很好地拟合.说明本文提出的模型具有良好和可靠的精度.本文完成了对MM20在RF-SOI LDMOS大信号应用领域的拓展.模型由Verilog-A描述,使用ADS(hpeesofsim)电路仿真器.     

RF-SOI建模:一种精确的体接触RF-LDMOSFET大信号模型

提出一种精确的体接触RF-SOI(radio frequency silicon-on-insulator)LDMOSFET(lateral double diffused MOSFET)大信号等效电路模型.模型漏电流及偏置相关电容模型方程连续、任意阶次可导.发展出一种新的可满足电荷守恒栅源、栅漏电容模型.对漂移区电阻以及LDD(lightly doped drain)区下侧寄生效应偏置相关特性进行了考虑.对自热效应引起的热功率耗散以及跨导/漏导频率分布效应也作了考虑.模型最终应用到-20栅指(每指尺寸为长L=1μm,宽W=50μm)体接触高阻SOI RF-LDMOSFET建模中.测量和仿真所得I-V,S参数,谐波功率特性对比结果验证了模型具有良好的精度.     

RF-SOI建模:一种精确的体接触RF-LDMOSFET大信号模型

提出一种精确的体接触RF-SOI(radio frequency silicon-on-insulator)LDMOSFET(lateral double diffused MOSFET)大信号等效电路模型.模型漏电流及偏置相关电容模型方程连续、任意阶次可导.发展出一种新的可满足电荷守恒栅源、栅漏电容模型.对漂移区电阻以及LDD(lightly doped drain)区下侧寄生效应偏置相关特性进行了考虑.对自热效应引起的热功率耗散以及跨导/漏导频率分布效应也作了考虑.模型最终应用到-20栅指(每指尺寸为长L=1μm,宽W=50μm)体接触高阻SOI RF-LDMOSFET建模中.测量和仿真所得I-V,S参数,谐波功率特性对比结果验证了模型具有良好的精度.     

RF-S01建模：一种精确的体接触RF-LDMOSFET大信号模型

提出一种精确的体接触RF-SOI（radio frequency silicon-on-insulator）LDMOSFET（1ateral double diffusedMOSFET）大信号等效电路模型．模型漏电流及偏置相关电容模型方程连续、任意阶次可导．发展出一种新的可满足电荷守恒栅源、栅漏电容模型．对漂移区电阻以及LDD（1ightly doped drain）区下侧寄生效应偏置相关特性进行了考虑．对自热效应引起的热功率耗散以及跨导／漏导频率分布效应也作了考虑．模型最终应用到一20栅指（每指尺寸为长L=1μm，宽W=50μm）体接触高阻SOIRF-LDMOSFET建模中．测量和仿真所得I-V，S参数，谐波功率特性对比结果验证了模型具有良好的精度．     

一个基于BSIM3的LDMOS大信号模型

提出了一个基于BSIM3的LDMOS大信号模型.LDMOS晶体管分为本征MOS晶体管和漂移区电阻两部分,本征MOS晶体管采用BSIM3模型,漂移区电阻采用一个随栅漏电压变化的电阻模型.根据ISE仿真结果,可以得到漂移区电阻模型.模型考虑自加热效应后,经过参数提取,模拟数据可以很好地与实际器件的测试数据相吻合,说明模型可用于LDMOS功率器件的电路仿真.     

RF-CMOS建模:一种改进的累积型MOS变容管模型

提出一种改进的累积型MOS变容管射频模型,改进后模型方程可精确描述累积型MOS变容管全工作区域特性;模型方程连续,且任意阶次可导,至少三阶导数求解结果可实现与测试结果的精确拟合,解决了原模型可导但导数错误、变阻方程不连续等问题.模型最终应用到采用CSM(Chartered Semiconductor Manufacture Ltd)0.25μm RF-CMOS工艺制造的一30栅指(每指尺寸为长L=1μm,宽W=4.76μm)累积型MOS变容管建模中,测量和仿真所得C-V,R-V特性,品质因素以及高达39GHz S参数对比结果验证了模型的良好精度.     

RF-CMOS建模:一种改进的累积型MOS变容管模型

提出一种改进的累积型MOS变容管射频模型,改进后模型方程可精确描述累积型MOS变容管全工作区域特性;模型方程连续,且任意阶次可导,至少三阶导数求解结果可实现与测试结果的精确拟合,解决了原模型可导但导数错误、变阻方程不连续等问题.模型最终应用到采用CSM(Chartered Semiconductor Manufacture Ltd)0.25μm RF-CMOS工艺制造的一30栅指(每指尺寸为长L=1μm,宽W=4.76μm)累积型MOS变容管建模中,测量和仿真所得C-V,R-V特性,品质因素以及高达39GHz S参数对比结果验证了模型的良好精度.     

X波段GaAsMESFET单片功率放大器

本文利用MESFET的小信号S参数,结合大信号下S参数的一些特点,根据由计算机分析得到的S参数随器件模型中一些元件值变化的趋势,适当修正了小信号器件模型,在此基础上,设计与分析了X波段单片单级功率放大器。有源器件总栅宽为360μm,栅长为1μm。放大器在9.53GHz下获得1dB压缩功率为55mW,线性增益为6.0dB。电路芯片面积为1.8×1.8mm~2。     

RF-CMOS建模:面向低功耗应用的RF-MOSFET模型开发

在EKVv2.6本征模型基础上发展出一种新的、可用于低压低功耗CMOS RFIC CAD 的RF-MOSFET模型,模型对栅氧化层寄生电阻以及有损基底损耗进行了考虑.在对晶体管零偏和线性工作态下等效电路进行分析的基础上,开发出新的解析提取RF-MOSFET器件射频寄生参数的算法.模型最终应用到采用CSM(Chartered Semiconductor Manufacture Ltd)0.25μm RF-CMOS工艺制造的一共源连接、8栅指(每指尺寸长L=0.24μm,宽W=9.58μm)n-MOSFET 建模中,DC高达40GHz测量和仿真所得S参数对比结果验证了模型的良好精度.     

RF-CMOS建模:面向低功耗应用的RF-MOSFET模型开发

在EKVv2.6本征模型基础上发展出一种新的、可用于低压低功耗CMOS RFIC CAD 的RF-MOSFET模型,模型对栅氧化层寄生电阻以及有损基底损耗进行了考虑.在对晶体管零偏和线性工作态下等效电路进行分析的基础上,开发出新的解析提取RF-MOSFET器件射频寄生参数的算法.模型最终应用到采用CSM(Chartered Semiconductor Manufacture Ltd)0.25μm RF-CMOS工艺制造的一共源连接、8栅指(每指尺寸长L=0.24μm,宽W=9.58μm)n-MOSFET 建模中,DC高达40GHz测量和仿真所得S参数对比结果验证了模型的良好精度.     

Prediction of IMD in LDMOS transistor amplifiers using a new large-signal model

In this paper, the intermodulation distortion (IMD) behavior of LDMOS transistors is treated. First, an analysis is performed to explain measured IMD characteristics in different classes of operation. It is shown that the turn-on region plays an important role in explaining measured IMD behavior, which may also give a clue to the excellent linearity of LDMOS transistors. Thereafter, with this knowledge, a new empirical large-signal model with improved capability of predicting IMD in LDMOS amplifiers is presented. The model is verified against various measurements at low as well as high frequency in a class-AB power amplifier circuit.     

Frequency-Selective Predistortion Linearization of RF Power Amplifiers

This paper presents a frequency-selective RF vector predistortion linearization system for RF multicarrier power amplifiers (PAs) affected by strong differential memory effects. Differential memory effects can be revealed in two-tone experiment by the divergence for increasing tone-spacing of the vector Volterra coefficients associated with the lower and upper intermodulations tones. Using large-signal vector measurement with a large-signal network analyzer, a class-AB LDMOS RF PA is demonstrated to exhibit a strong differential memory effect for modulation bandwidth above 0.3 MHz. New frequency-selective RF and baseband predistortion linearization algorithms are proposed to separately address the linearization requirements of the interband and inband intermodulation products of both the lower and upper sidebands. Theoretical verification of the algorithms are demonstrated with Matlab simulations using a Volterra/Wiener PA model with memory effects. The baseband linearization algorithm is next implemented in a field-programmable gate array and experimentally investigated for the linearization of the class-AB LDMOS PA for two carrier wideband code-division multiple-access signals. The ability of the algorithm to selectively linearize the two interband and four inband intermodulation products is demonstrated. Adjacent channel leakage ratio of up to 45 dBc for inband and interband are demonstrated experimentally at twice the typical fractional bandwidth.     

A Comprehensive Analysis of AM–AM and AM–PM Conversion in an LDMOS RF Power Amplifier

In this paper, a Volterra analysis built on top of a normal harmonic balance simulation is used for a comprehensive analysis of the causes of AM–PM distortion in a LDMOS RF power amplifier (PA). The analysis shows that any nonlinear capacitors cause AM–PM. In addition, varying terminal impedances may pull the matching impedances and cause phase shift. The AM–PM is also affected by the distortion that is mixed down from the second harmonic. As a sample circuit, an internally matched 30-W LDMOS RF PA is used and the results are compared to measured AM–AM, AM–PM and large-signal $S11$.      

用于雷达的LDMOS微波功率放大器设计

硅LDMOS晶体管以其大输出功率和高效率等优点作为微波功率放大器广泛应用于雷达发射机中.在大信号S参数无法获得而厂家提供的1710 MHz～2110 MHz范围内的源阻抗和负载阻抗参数又不能用时,利用一公司的ADS软件,采用负载牵引法得到了输入和输出阻抗.在对晶体管绝对稳定性分析的基础上,运用共轭匹配,成功设计出P-1大于30W、功率增益在1580MHz～1650 MHz频率范围内、增益保持在30dB以上和PAE大于30%的2级LDMOS微波功率放大器.同时,得到了最终的版图并且运用MOMENTUM对它进行了2.5D仿真,得到了理想的结果.     

基于表面电势的高压LDMOS晶体管直流模型改进

针对标准MOSFET的BSIM3和PSP模型在高压LDMOS建模上的不足,提出了基于PSP表面电势方程的改进高压LDMOS晶体管I-V模型.在研究过程中,使用Agilent系列直流测试设备及ICCAP参数提取软件和ADS仿真器对高压LDMOS晶体管进行数据采集及参数提取.在开放的PSP模型Verilog-A代码基础上完成改进代码的实现.最终的结果表明,采用改进后的模型,仿真曲线与测量的I-V曲线十分吻合,该模型大大提高了PSP I-V模型模拟高压LDMOS晶体管时的精确度,对于实用高压集成电路的设计和仿真有着重要意义.     

Modeling of high voltage devices for ESD event simulation in SPICE

An ESD (electro-static-discharge) compact modeling methodology using a macro-modeling approach is introduced in this work for high voltage Lateral Double-diffused MOS (LDMOS) devices and new high-voltage protection clamps. The distinct characteristics of high voltage devices during high current/fast transient events are modeled without introducing convergence problems in ESD simulations for complex high voltage mixed-signal applications. The LDMOS ESD model consists of a sub-circuit that is built on top of the standard high-voltage MOS model (MOS20). The high voltage clamps, consisting of thyristor-type devices, are modeled using advanced bipolar junction transistor models.     

Double-RESURF结构高压LDMOS模型

建立了Double-RESURF结构高压LDMOS器件的MOS VCR(Voltage Control Re-sistance)电路模型。通过分析Double-RESURF LDMOS器件的结构与输入输出特性,得到漂移区电阻的解析式;借助泰勒展式,得到VCR的高阶压控模型,从而建立LDMOS器件的SPICE模型。该模型的解析解和数值解符合良好,而且体现出高压LDMOS的准饱和特性。模型的建立可以很好地指导LDMOS器件的工程应用。     

LDMOS模型设计及参数提取

近年来,LDMOS由于其漏极、栅极和源极都在芯片表面,易于和低压器件集成,因而被广泛应用到功率集成电路和射频领域,一直以来,高压LDMOS的建模是一个十分复杂的问题。文章通过分析高压LDMOS的结构和物理特性,得到高压LDMOS的准饱和特性、自热效应和漂移区的压控电阻特性,这些特性类似JFET的特性,从而建立了高压LDMOS器件的MOS+JFET新的电路模型。通过设计一套1.0μm 40V LDMOS的模型版,在CMOS工艺线上流片提取参数,实验结果表明该模型的解析值和实测值符合良好,而且还体现了LDMOS器件的固有特性。因而该种新模型的建立可以很好地指导LDMOS器件的工程应用。     

高压LDMOS晶体管宏模型及栅电荷建模方法

针对标准MOSFET的BSIM4模型在高压LDMOS建模及已有LDMOS紧凑模型的不足,提出一种LDMOS宏模型。在本研究中,借助Spectre软件分别对宏模型与BSIM4器件模型进行仿真,并对2种LDMOS器件模型下的CV结果进行对比,验证了宏模型对LDMOS器件模拟的准确性。最后,提出利用栅电荷曲线来进一步修正模型参数的新方法,并通过仿真获得更精确的LDMOS器件模型。该宏模型及栅电荷建模方法对于高压功率集成电路设计及仿真有重要意义。