《晶體管非線性模型參數(shù)提取技術(shù)》旨在對晶體管模型參數(shù)提取提供全面的概述:一方面,基本前提是參數(shù)提取與建立基于物理模型本身同等重要;另一方面,即使對不同的技術(shù),提取方法也往往基于同樣的想法和假設(shè);因此,《晶體管非線性模型參數(shù)提取技術(shù)》的目的是給出一個較為寬泛的想法,聚焦于一個主題和概念,而非限定在某一特定的晶體管類型。
《晶體管非線性模型參數(shù)提取技術(shù)》是基于2009年由編輯組織的IEEE微波技術(shù)和理論協(xié)會國際微波研討會上的一個專題,每一章對應(yīng)于專題中的一個報告。范圍覆蓋了參數(shù)提取中幾乎所有的任務(wù):從直流到小信號參數(shù),如何集成小信號參數(shù)以獲得如電荷和電流等大信號參量;如何確定非本征單元的數(shù)值;晶體管封裝建模和自熱;色散效應(yīng);噪聲;晶體管加工統(tǒng)計;提取和驗證的測量技術(shù)等。
現(xiàn)今微波電路的設(shè)計主要依靠電路仿真,雖然無法替代設(shè)計師的技能、知識和經(jīng)驗,但設(shè)計師們能夠依靠恰當?shù)碾娐贩抡婀ぞ咭跃_仿真電路性能。電路仿真器已日臻完善,影響仿真精確性的限制因素是模型的選用,因此人們一直在不斷地探索在仿真器中使用的有效模型,晶體管技術(shù)的不斷發(fā)展要求模型也要同步趕上。同時,對加諸模型上的條件也在不斷增加,如較寬泛的信號類型、工作條件(如溫度)和動態(tài)變化情況等。因此,電路設(shè)計者也經(jīng)常要面臨對設(shè)計電路中使用的模型進行修正的挑戰(zhàn),以期給仿真器提供更精確的晶體管描述,這種描述主要通過準確刻畫晶體管特性來實現(xiàn),而后者又主要通過測試、電磁和(或)熱分析來完成。最后,在這個模型可以基本應(yīng)用于所有設(shè)計前,需要從這些數(shù)據(jù)中提取模型的參數(shù)值。
由于晶體管的建模是電路設(shè)計的關(guān)鍵,在仿真器模型文檔、應(yīng)用說明、科技論文、學(xué)術(shù)會議和期刊等許多公開文獻中都可以獲得任何類型晶體管的可用模型,但是與之相對,如何確定各自模型參數(shù)的文獻卻要少得多。
本書旨在對晶體管模型參數(shù)提取提供全面的概述:一方面,基本前提是參數(shù)提取與建立基于物理模型本身同等重要;另一方面,即使對不同的技術(shù),提取方法也往往基于同樣的想法和假設(shè);因此,這本書的目的是給出一個較為寬泛的想法,聚焦于一個主題和概念,而非限定在某一特定的晶體管類型。
這本書是基于2009年由編輯組織的IEEE微波技術(shù)和理論協(xié)會國際微波研討會上的一個專題,每一章對應(yīng)于專題中的一個報告。范圍覆蓋了參數(shù)提取中幾乎所有的任務(wù):從直流到小信號參數(shù),如何集成小信號參數(shù)以獲得如電荷和電流等大信號參量;如何確定非本征單元的數(shù)值;晶體管封裝建模和自熱;色散效應(yīng);噪聲;晶體管加工統(tǒng)計;提取和驗證的測量技術(shù)等。
第1章 緒論
1.1 模型提取的挑戰(zhàn)
1.1.1 精確性
1.1.2 數(shù)值收斂
1.1.3 建模晶體管的選擇
1.2 模型提取流程
參考文獻
第2章 直流與熱模型:Ⅲ-V族FET和HBT
2.1 介紹
2.2 基本的直流特性
2.3 FET直流參數(shù)和建模
2.4 HBT直流參數(shù)和建模
2.5 工藝控制監(jiān)測
2.6 熱建模概述
2.7 基于物理的HBT熱縮放模型
2.8 基于測量的FET熱模型
2.9 晶體管可靠性評估
參考文獻
第3章 Ⅲ-V族HBT和HEMT器件的非本征參數(shù)和寄生元件建模
3.1 引言
3.2 測試、校準和去嵌的構(gòu)架
3.3 HBT非本征參數(shù)提取方法
3.3.1 等效電路拓撲
3.3.2 接觸電阻和疊層電容的物理描述
3.3.3 外部電阻和電感的提取
3.4 HEMT非本征參數(shù)提取方法
3.4.1 冷FET方法
3.4.2 無偏置方法
3.4.3 GaNHEMT的特別之處
3.5 多胞陣列的縮放
參考文獻
第4章 小信號等效電路建模的不確定性
4.1 介紹
4.1.1 建模中的不確定性來源
4.1.2 測量不確定性
4.2 直接提取方法的不確定性
4.2.1 直接提取的簡單例子
4.2.2 晶體管測量結(jié)果
4.3 基于優(yōu)化器的估計技巧
4.3.1 最大似然估計
4.3.2 小信號晶體管模型參數(shù)的MLE
4.3.3 MLE與直接提取方法的比較
4.3.4 MLE在RF-CMOS去嵌中的應(yīng)用
4.3.5 討論
4.4 等效電路建模中的復(fù)雜性與不確定性
4.4.1 尋找最佳模型拓撲
4.4.2 說明實例
4.5 總結(jié)和討論
參考文獻
……
第5章 大信號模型:理論基礎(chǔ)、實際因素及最新進展
第6章 大尺寸裝晶體管
第7章 高頻功率晶體管非線性特性和色散效應(yīng)模擬
第8章 模型構(gòu)建和驗證的優(yōu)化微波測量
第9章 高效電路設(shè)計的實用統(tǒng)計仿真
第10章 噪聲建模