一种微波功率LDMOS器件非线性模型

对微波功率LDMOS器件进行测试,提出一种新的非线性模型,通过小信号参数提取,建立LDMOS的小信号模型,对多偏置下本征电容的提取,建立LDMOS本征电容的非线性模型,加入LDMOS的直流IV模型并以此为基础确立了微波功率LDMOS的大信号模型,经过此模型的LoadPull仿真及芯片测试对比,表明了该模型可以较准确地模拟LDMOS的微波特性。采用该模型设计了一种功率管放大器,通过最终测试与仿真结果对比,证明了该模型的实用性。     

太赫兹InP HEMT器件的建模

采用减小栅长(Lg)的方法可以显著提高磷化铟基高电子迁移率晶体管(InP HEMT)器件的直流和微波性能,并使器件的工作频率上升到太赫兹频段。采用T形栅工艺制备了70 nm栅长的InP HEMT器件,器件的直流跨导达到了2.87 S/mm,截止频率ft和最大振荡频率fmax分别为230 GHz和310 GHz。对器件的寄生参数进行了提取和去嵌入,得到了器件的本征S参数。采用经典的9参数模型拓扑结构对器件进行了小信号建模,模型仿真与测试结果拟合良好。针对电流的短沟道效应,采用电流分段的方法来拟合I-V曲线,取得了较好的拟合结果。最后采用Angelov模型对器件的电容进行建模,并最终建立了器件的大信号模型。     

SiGe HBT小信号和大信号建模与分析北大核心CSCD

基于异质结双极晶体管(HBT)优良的微波特性,精确建模对使用该类器件进行电路设计具有重要的意义。介绍了HBT所具有的独特优越性,采用Gummel-Poon等效电路模型对常用HBT进行了小信号和大信号模型的建立,加入了寄生电感等效衬底寄生参数,测试了SiGe HBT在不同偏置下的S参数及I-V特性曲线,利用半解析方法分析了非线性模型的参数提取,讨论了本征参数和寄生参数的拟合优化。给出了关于HBT大信号和小信号等效电路模型,对比实测参数进行验证,建立模型在测试频率范围内拟合结果和测试结果吻合良好。     

基于MOS Model 20的RF-SOI 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 (laterally diffused 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一20栅指 (每指栅长L=1μm,宽W=50μm) 体接触高阻RF-SOI 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.     

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。     

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.     

一种新型的基于SOI MOSFET 衬底模型提取方法

衬底寄生网络建模和参数提取,对RF SOI MOSFET器件输出特性的模拟有着非常重要的影响。考虑BOX层引入的体区和Si衬底隔离,将源、体和衬底短接接地,测试栅、漏二端口S参数的传统测试结构,无法准确区分衬底网络影响。文章提出一种改进的测试结构,通过把SOI MOSFET的漏和源短接为信号输出端、栅为信号输入端,测试栅、漏/源短接二端口S参数的方法,把衬底寄生在二端口S参数中直接体现出来,并开发出一种解析提取衬底网络模型参数的方法,支持SOI MOSFET衬底网络模型的精确建立。采用该方法对一组不同栅指数目的SOI MOSFET进行建模,测量和模型仿真所得S参数在20GHz频段范围内得到很好吻合。     

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。     

一种基于BSIM-CMG的FinFET变容管模型

提出了一种适用于FinFET变容管的建模方法.在BSIM-CMG的基础上,模型采用衬底模型和外围寄生模型来表征变容管的射频寄生效应.提出了具体的参数提取方法,将测试的S参数导入到安捷伦IC-CAP建模软件提取参数,测试结构引入高频寄生采用(open+ short)去嵌方法进行去嵌.通过调节模型参数拟合测试曲线得到FinFET变容管模型.该模型可精确表述FinFET变容管全工作区域特性,解决传统MOS变容管模型无法准确描述三维FinFET器件变容特性的问题.模型和模型参数提取方法采用20个硅鳍、16个栅指、158 nm栅长、578 nm栅宽的FinFET变容管进行建模验证,模型仿真和测试所得C-V,R-V和S参数特性吻合良好.     

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.     

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.     

GaAsFET大信号模型与参数提取

提出适用于功率ＧａＡｓＦＥＴ的新的大信号模型以及脉冲Ｉ－Ｖ和小信号Ｓ参数相结合的整体化参数提取方法。用研制出的大信号建模软件提取了功率ＦＥＴ的大信号模型参数，并用该模型模拟和测量了器件大信号Ｓ参数，结果完全一致。     

高k介质SOI LDMOS RTS噪声测试新方法

提出了一种基于智能温控的RTS噪声测试与分析新方法。该方法利用高k栅介质SOI LDMOS边界陷阱特性,首先建立了含有俘获时间常数、发射时间常数以及噪声幅度等参数的RTS噪声模型;然后设计了RTS噪声智能温控测试系统;最后对实测RTS噪声数据进行频谱变换,得到噪声功率谱密度并作分析。实验表明,该测试系统可以有效地获取高k栅介质SOI LDMOS的RTS噪声,具有良好的动态特性,且其本底噪声抑制率较高,较待测信号低两个数量级左右。     

用于智能功率集成电路中的LDMOS/LIGBT混合结构

本文提出了一种新型的LDMOS/LIGBT混合结构.它兼具LIGBT的驱动能力强和LDMOS的速度快的特点,并且衬底电流小,能很好的抗闭锁.利用此结构可在很宽的电压范围内得到一稳定的输出信号.数值模拟和实验表明此结构对实现智能功率集成电路中的高、低压端信号传输具有突出的优点.     

A compact large signal model of LDMOS

Lateral double-diffused MOSFETs (LDMOS) are becoming more popular in RF power amplifiers for wireless communication applications. The understanding of non-linearity in LDMOS is critical in order to design ultra-linear power amplifiers to meet the stringent needs of current wireless systems. We have developed a compact large signal model that can predict accurately the transconductance of the device and its higher order derivatives. Such large signal model is needed in the accurate simulation of non-linear circuits. Our device measurements show that the higher order derivatives of the transconductance are very sensitive to the gate bias. The model has been applied to simulate the gain and third order intermodulation distortion in a RF LDMOS amplifier, and the simulated results agree well with the experimental measurements.     

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。     

A universal large/small signal 3-terminal FET model using anonquasistatic charge-based approach

Introduces a charge-based nonquasistatic large/small signal FET model that is extracted from measured small signal S-parameter and DC data and can be applied to an arbitrary three-terminal FET structure. The model is based on general physical principles, and provides consistent topologies for both large and small signal simulations to frequencies above f_t and over a wide range of node voltages. The procedure for extracting model elements includes deembedding linear parasitic elements and extracting bicubic, B-spline functions, which represent large signal model elements. The spline coefficients are calculated using a constrained least squares fit to a set of small signal parameters and/or DC currents that have been measured at a number of node voltage values. Advantages of this approach include fast parameter extraction for new FET structures, accuracy, computational efficiency, charge conservation, and the requirement of only a single model for all simulation modes. The model can also be used to interface device simulators (e.g., PISCES) with circuit simulators for accurate predictive modeling     

增强型InGaP/AlGaAs/InGaAs PHEMT小信号等效电路参数的提取

介绍了增强型InGaP/AlGaAs/InGaAs PHEMT小信号等效电路中元件参数值的提取方法,并利用IC-CAP软件EEHEMT1模型提取了参数.利用ADS软件验证了提参结果,ADS仿真的直流I-V曲线和S参数与实测结果基本吻合.结果表明EEHEMT1模型可以用于提取增强型PHEMT参数,并且具有可操作性.     

增强型InGaP/AlGaAs/InGaAs PHEMT小信号等效电路参数的提取

介绍了增强型InGaP／AlGaAs／InGaAs PHEMT小信号等效电路中元件参数值的提取方法，并利用IC-CAP软件EEHEMT1模型提取了参数．利用ADS软件验证了提参结果，ADS仿真的直流I-V曲线和S参数与实测结果基本吻合．结果表明EEHEMT1模型可以用于提取增强型PHEMT参数，并且具有可操作性．