片上传输线模型与GaN HEMT小信号模型研究

摘要

作为电子产业的核心，集成电路产业的发展对于科技的进步与经济的发展都有很大促进作用。目前，集成电路产业迎来良好的发展前景。使用电路仿真软件辅助设计是设计电路的基本方法。仿真的准确性依赖于所使用模型的准确性。因此建立准确的器件模型具有重要的意义。
　　本文第一部分研究内容为片上传输线等效电路模型的建立及模型中参数的提取方法。其中，慢波传输线作为高性能的传输线，由于具有更短的波长，能有效降低芯片面积而受到广泛的关注。然而对这类高性能传输线的研究集中在不同尺寸结构的电磁特性，对慢波传输线建立等效电路模型的研究工作却不多。本文首先使用电磁仿真工具ADS研究慢波传输线的性能，确定慢波传输线的结构尺寸。然后为慢波传输线建立等效电路模型。对于常见的每一小节的等效电路结构pi结构与T结构进行改进，将模型修改为对称的形式，能有效的在不增加模型复杂度的情况下准确拟合S参数
　　GaN HEMT是一种适合于高频率，高功率应用的功率器件。相对其他半导体材料，具有宽的禁带宽度，高电子迁移率，更大的电流密度，由于其优异的器件性能得到广泛的关注。对不断出现的新器件的不同的特性，传统的模型不一定适用。因此研究对它建立合适的模型具有重要的意义。
　　本文第二部分内容为对GaN HEMT的测试数据建立模型。使用经验公式，并做相应的改动，提取模型参数，准确的拟合了测量到的直流特性，并使用非传统的曲线拟合方法，人工神经网络快速的拟合了直流特性。通过外部寄生提取，与偏置无关的外部电容，电感，电阻的提取，内部等效电路模型提取，建立小信号等效电路模型，为大信号模型建立提供了基础。
　　综上所述，本文建立了慢波传输线的宽频带等效电路模型，能有效的指导设计。建立的GaN HEMT直流模型与小信号等效电路模型为被测晶体管应用在电路仿真提供了基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 集成电路的快速发展

1．1．2 建模的目的与CAD设计流程

1．2 建模方法概述

1．2．1 无源器件建模方法

1．2．2 有源器件建模方法

1．3 国内外研究现状

1．3．1 片上传输线模型研究现状

1．3．2 GaN HEMT模型研究现状

1．4 本文的研究内容及各章节安排

第二章 传输线建模理论与分析

2．1 传输线等效电路模型理论

2．1．1 高频传输线研究背景

2．1．2 传输线电报方程理论

2．2 S参数理论

2．2．1 二端口网络矩阵表示

2．2．2 散射参量

2．3 高频硅衬底上非理想效应介绍

2．4 本章小结

第三章 传输线等效电路模型建立及参数提取

3．1 ADS设置与由S参数提取RLGC参数

3．1．1 由ADS设置65nm工艺仿真环境

3．1．2 由S参数提取RLGC参数

3．2 模型参数提取方法研究

3．3 慢波传输线及等效电路模型建立

3．4 本章小结

第四章 GaN HEMT模型建立

4．1 GaN HEMT结构特点与性能

4．2 直流特性建模

4．2．1 经验公式拟合及参数提取

4．2．2 神经网络拟合直流特性

4．3 小信号等效电路模型建立

4．3．1 测试环境介绍

4．3．2 小信号模型建立

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

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