[发明专利]InP HBT小信号模型的参数提取方法

摘要

本发明公开了一种InP HBT小信号模型的参数提取方法，主要解决现有技术的提取过程繁杂、提取结果不够精确的问题。其技术方案是，采用开路焊点结构和短路焊点结构，对等效电路分析，进行寄生参数的提取；采用集电极开路状态，对等效电路分析，进行外部电阻参数的提取；运用电路网络理论，分析InP HBT器件本征部分的散射参数S、阻抗参数Z、导纳参数Y；采用层层剥离的方法，为每一个本征模型参数确定一个固定的表达式，进行提取本征参数。本发明具有提取参数精确、快速且直观的优点。仿真结果表明，本发明提取的小信号模型结果与实际器件测试结果的散射参数S能很好的拟合，可用于指导电路设计以及确定大信号模型外围电路。

主权项

（1）采用开路结构和短路结构提取寄生参数：（1a）分别测量InP HBT器件在开路焊点结构下的散射参数SO和在短路焊点结构下的散射参数SS，其中 S O = S O 11 S O 12 S O 21 S O 22 , S S = S S 11 S S 12 S S 21 S S 22 ; （1b）利用散射参数计算器件的寄生参数：（1b1）通过网络参数变换公式对开路焊点结构下测量出的散射参数SO进行变换，得到开路焊点结构下的导纳参数： Y O = Y O 11 Y O 12 Y O 21 Y O 22 ; 对YO的元素进行加减运算并取虚部，计算出InP HBT器件的集‑射结寄生电容Cpce，基‑射结寄生电容Cpbe和基‑集结寄生电容Cpbc；（1b2）利用短路焊点结构下的散射参数SS，通过网络参数变换公式将其变换得到短路焊点结构下的导纳参数： Y S = Y S 11 Y S 12 Y S 21 Y S 22 , 用短路焊点结构下的导纳参数YS减去开路结构焊点下的导纳参数YO，得到新的导纳参数： Y SO = Y SO 11 Y SO 12 Y SO 21 Y SO 22 , 通过网络参数变换公式将新的导纳参数YSO变换得到新的阻抗参数： Z SO = Z SO 11 Z SO 12 Z SO 21 Z SO 22 , 对ZSO的元素进行加减运算并取实部或取虚部，计算出InP HBT器件的基极寄生电阻Rbpad，集电极寄生电阻Rcpad，发射极寄生电阻Repad，及基极寄生电感Lbpad，集电极寄生电感Lcpad，发射极寄生电感Lepad；（2）采用集电极开路的方法提取外部电阻参数：置InP HBT器件处于需要提取的小信号偏置下，测量出此时的完整模型散射参数Sa，去除步骤（1）中计算出的寄生参数，得到完整模型去除寄生参数后的阻抗参数 Z C = Z C 11 Z C 12 Z C 21 Z C 22 , 使InP HBT器件器件处于集电极开路状态，通过对集电极开路状态下的等效电路分析，以及对集电极开路状态下的阻抗参数ZC的元素进行加减运算并取实部，计算得到InP HBT器件的发射极外电阻Re，基极外电阻Rb，集电极外电 阻Rc，其中 S C = S C 11 S C 12 S C 21 S C 22 ; （3）提取本征参数：（3a）去除步骤（2）中计算出的外部电阻参数，得到本征部分的阻抗参数： Z in = Z in 11 Z in 12 Z in 21 Z in 22 , 通过网络参数变换公式将本征部分的阻抗参数Zin变换得到本征部分的导纳参数： Y in = Y in 11 Y 1 in 12 Y in 21 Y in 22 , 其中 S a = S a 11 S a 12 S a 21 S a 22 ; （3b）运用电路网络理论，对InPHBT本征部分的散射参数Sin、阻抗参数Zin和导纳参数Yin的元素进行加减运算并取虚部或实部，采用层层剥离的方法计算出InP HBT器件的基‑射结电容Cbe，基‑集结内电容Cbci，基‑集结外电容Cbcx，基极内电阻Rbi，基‑射结动态电阻Rbe，基‑集结动态电阻Rbc，互导gm0，延迟时间τ；（4）将上述步骤已经提取出的寄生参数、外部电阻参数和本征参数这三个参数与小信号模型拓扑结构相结合，得到完整的InP HBT器件小信号模型，进而用于电路设计及InP HBT器件的大信号模型建立。