毫米波亚毫米波InP HBT器件模型研究

发布时间：2021-12-11 06:24

　　近年来,无线通信产业的迅猛发展推动了集成电路朝着超高频的方向发展。相应地,超高频集成电路中的关键技术毫米波亚毫米波器件的精确建模成为人们研究的热点。InPHBT晶体管具有迁移率高、射频输出功率高、击穿电压高、相位噪声低、功率附加效率高以及集成能力高的特点,非常适合制作宽频带和大功率电路,在无线通信、移动互联和军事电子装备等领域具有广阔地应用前景。InP HBT器件特征分析及建模与InP工艺生产线有相辅相成的关系,精确的模型可以预测器件本身的问题,从而优化生产工艺,而工艺的改进则会提高器件性能;其次,精确的器件模型又是InPHBT电路设计的重要基础。本文主要从以下几个方面开展研究:（1）完成THz频段InP HBT器件在片测试结构建模。首先,对TRL结构的单侧GSG pad结构建模。然后,针对GSG pad的开路和短路结构分别建模,开路和短路模型拓扑结构和模型参数提取方法在0.1-325 GHz频段得到验证。（2）为了获得准确的小信号模型,本征区域的模型拓扑结构采用π型等效电路,使之更符合InPHBT器件的物理结构。模型中使用了 15个元素,以实现模型拓扑的简单性和准确性之间的折中。模型... 

【文章来源】：中国电子科技集团公司电子科学研究院北京市

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１半导体器件建模概念（ａ）?ＢＪＴ结构（ｂ）基本电路兀件??

相反，采用开路或短路结构的测试方法，晶体管可能不稳定。所以，Ｓ参数??是高频段中的关键参数，并且可以在阻抗匹配为５０或者７５Ｑ的矢量网络分析仪??（Ｖｅｃｔｏｒ?Ｎｅｔｗｏｒｋ?Ａｎａｌｙｚｅｒ，?ＶＮＡ）中测得，其工作原理［３８］如图２．３所示：??１４??

?Ｚ〇ｕｔ??图２．４?Ｓ参数的计算框图??下面讨论Ｓ参数和输入输出端电压的关系。图２．４表示Ｓｕ和Ｓ２２的计算框图。??当输出端接匹配负载时（ＺＬ＝Ｚ。，Ｖｓ’＝０），输入反射系数可以表示如下［４３］：??（２－２７）??心＝手?（２．２８）??当输入端连接匹配负载时（Ｚ＾ＺｈＶ＾Ｏ），输出反射系数可以表示如下：??Ｓ２，争－１?（２．２９）??＼２＝｜＾?（２．３０）??从（２．２７）－（２．３０）可得，Ｓ参数可以直接从输入输出端的端口电压和信号源电压??得到。表２．２给出了?Ｓ参数与Ｚ参数、Ｙ参数、Ｈ参数和ＡＢＣＤ参数之间的相??互转换关系。??值得注意的是，大多数ＲＦ设备和同轴电缆使用５０Ｑ的负载阻抗。实际上，??该值是在最低损耗和最大传输功率之间的折中值［４４］＿［４５］。如图２．５所示，以空气??电介质的同轴电缆为例，特征阻抗可以通过下式得到：??（２．３１）??＼?ｓ?２ｔｔ?ｙｊｅｒ?ｙａｊ??其中


本文编号：3534170