專利名稱：雙極型晶體管參數(shù)提取方法及其等效電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于微電子技術領域，更進一步涉及半導體器件技術領域中的雙極型晶體管的參數(shù)提取方法及其等效電路。該方法可用于提取雙極型晶體管的參數(shù)，由該方法建立的雙極性晶體管等效電路可以用來搭建電路，對實際電路進行仿真。
背景技術：
目前，在半導體器件領域中，常用的雙極型晶體管參數(shù)提取方法有兩種一種是通過雙極型晶體管的尺寸、結構進行參數(shù)提取，另一種是通過雙極型晶體管的直流和交流測試進行參數(shù)提取。常用的雙極型晶體管等效電路為GP等效電路和VBIC等效電路。上海華虹NEC電子有限公司在其專利申請文件“雙極型晶體管SPICE模型的建模方法”(公開號 CN 101201850A,申請?zhí)?200610119395. 2，申請日 2006. 12. 11)中公開了一種雙極型晶體管參數(shù)提取方法及其等效電路。該方法是以一種尺寸的雙極型晶體管參數(shù)作為初始參數(shù)，以這組參數(shù)為基礎，確定其他尺寸的雙極型晶體管參數(shù)。該方法存在的不足是僅能提取雙極型晶體管的直流參數(shù)和低頻參數(shù)，基于該方法建立的雙極型晶體管等效電路也僅能反映雙極型晶體管的直流和低頻特性。Jianjun Gao, Jiali Cheng等人在文獻"An improved Nonlinear Model for InP/ InGaAs HBTs"(CJMW, 201 IChina-Japan Joint,pagel, April 2011)公開了一種雙極型晶體管參數(shù)提取方法及其等效電路。該方法是通過雙極型晶體管的直流和交流測試進行參數(shù)提取。該方法存在的不足是僅能擬合好雙極型晶體管一個工作點的等效電路參數(shù)，基于該方法建立的雙極型晶體管等效電路也僅能反映雙極型晶體管一個工作點的器件特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種雙極型晶體管參數(shù)提取方法及其等效電路，可以使雙極型晶體管等效電路更好反映實際器件的電學特性。本發(fā)明的具體思路是將雙極型晶體管發(fā)射極接地，基極和集電極短路，在基極加電壓，測基極和集電極電流，完成雙極型晶體管正向葛潘曲線的測試。將雙極型晶體管集電極接地，基極和發(fā)射極短路，在基極加電壓，測基極和發(fā)射極電流，完成雙極型晶體管反向葛潘曲線的測試。將雙極型晶體管發(fā)射極接地，集電極開路，在基極加電流，測集電極電壓， 完成晶體管集電極開路測試。將雙極型晶體管集電極接地，發(fā)射極開路，在基極加電流，測發(fā)射極電壓，完成雙極型晶體管發(fā)射極開路測試。將雙極型晶體管等效為一個二端口網(wǎng)絡， 其發(fā)射極接地，基極作為輸入端口，集電極作為輸出端口，用網(wǎng)絡分析儀測試輸入和輸出端口的入射波和反射波，完成晶體管的S參數(shù)測試。本發(fā)明雙極型晶體管參數(shù)提取方法的具體步驟如下(1)直流測試用半導體分析儀對雙極型晶體管進行直流測試，得到共射電流輸出曲線和正反向葛潘曲線數(shù)據(jù)；
(2)集電極和發(fā)射極開路測試用半導體分析儀對雙極型晶體管進行集電極開路和發(fā)射極開路測試，得到集電極開路和發(fā)射極開路測試數(shù)據(jù)；(3)開路短路測試3a)用網(wǎng)絡分析儀對雙極型晶體管開路結構進行S參數(shù)測試，得到開路結構的S參數(shù)數(shù)據(jù)；3b)用網(wǎng)絡分析儀對雙極型晶體管短路結構進行S參數(shù)測試，得到短路結構的S參數(shù)數(shù)據(jù)；S參數(shù)測試4a)用網(wǎng)絡分析儀對雙極型晶體管進行一定電壓范圍內(nèi)的結電容S參數(shù)測試，得到結電容的S參數(shù)測試數(shù)據(jù)；4b)用網(wǎng)絡分析儀對雙極型晶體管進行一組工作點的S參數(shù)測試，得到一組工作點的S參數(shù)測試數(shù)據(jù)；(5)提取電流參數(shù)將步驟(1)中得到的正反向葛潘曲線數(shù)據(jù)導入ADS軟件中，用ADS軟件中的參數(shù)調(diào)節(jié)功能調(diào)節(jié)電流參數(shù)，擬合正反向葛潘曲線，得到雙極型晶體管的電流參數(shù)；(6)提取電阻參數(shù)6a)將步驟( 得到的集電極開路測試數(shù)據(jù)導入origin軟件中，用origin軟件的曲線擬合功能擬合基極電流和集電極電壓關系曲線，得到發(fā)射極電阻參數(shù)；6b)將步驟( 得到的發(fā)射極開路測試數(shù)據(jù)導入origin軟件中，用origin軟件的曲線擬合功能擬合基極電流和發(fā)射極電壓關系曲線，得到集電極電阻參數(shù)；(7)提取焊盤寄生參數(shù)7a)將步驟(3)的雙極型晶體管開路和短路結構的S參數(shù)測試數(shù)據(jù)導入ADS軟件中，用ADS軟件中的參數(shù)轉換功能將S參數(shù)轉成Y參數(shù)，再將Y參數(shù)轉成Z參數(shù)，畫出雙極型晶體管的開路和短路結構的拓撲圖，得到Y參數(shù)和Z參數(shù)與拓撲結構的中的電阻、電感、 電容關系數(shù)據(jù)；7b)將步驟7a)中獲得的關系數(shù)據(jù)導入origin軟件中，用origin軟件的繪圖功能將數(shù)據(jù)轉為曲線，再用origin軟件中的曲線擬合功能擬合該曲線，得到步驟7a)中拓撲結構的電阻、電感和電容參數(shù)；(8)去嵌入處理8a)將步驟(3)中獲得的雙極型晶體管開路和短路結構S參數(shù)測試數(shù)據(jù)和步驟 4a)中獲得的結電容S參數(shù)測試數(shù)據(jù)分別導入ADS軟件中，用ADS軟件的S參數(shù)處理功能對三組S參數(shù)進行處理，得到去嵌入后一定范圍內(nèi)的結電容S參數(shù)數(shù)據(jù)；8b)將步驟(3)中獲得的雙極型晶體管開路和短路結構S參數(shù)測試數(shù)據(jù)和步驟 4b)中獲得的一組工作點的S參數(shù)測試數(shù)據(jù)分別導入ADS軟件中，用ADS軟件的S參數(shù)處理功能對三組S參數(shù)進行處理，得到去嵌入后的一組工作點的S參數(shù)數(shù)據(jù)；(9)提取電容參數(shù)將步驟8a)中去嵌入后的結電容S參數(shù)數(shù)據(jù)的低頻部分導入ADS軟件中，用ADS 軟件中的參數(shù)轉換功能將S參數(shù)數(shù)據(jù)轉為結電容參數(shù)數(shù)據(jù)，用ADS軟件中的參數(shù)調(diào)節(jié)功能調(diào)節(jié)結電容參數(shù)，擬合結電容電壓關系曲線，得到發(fā)射結和集電結的結電容參數(shù)；(10)擬合傳輸時間函數(shù)將步驟8b)中去嵌入后一組工作點的S參數(shù)數(shù)據(jù)導入ADS軟件中，用ADS軟件中的參數(shù)轉換功能將S參數(shù)數(shù)據(jù)轉為傳輸時間函數(shù)數(shù)據(jù)，用ADS軟件中的參數(shù)調(diào)節(jié)功能調(diào)節(jié)傳輸時間函數(shù)參數(shù)，擬合傳輸時間函數(shù)；(11)優(yōu)化參數(shù)將步驟(1)中的雙極型晶體管共射電流輸出曲線數(shù)據(jù)和步驟8b)中雙極型晶體管去嵌入后一組工作點的S參數(shù)數(shù)據(jù)導入ADS軟件中，用ADS軟件的曲線擬合功能進行曲線擬合，優(yōu)化等效電路參數(shù)。依據(jù)本發(fā)明的方法所建立的晶體管等效電路包括三個電感、五個電容、六個電阻和本征模塊BJT ；其中，本征模塊BJT的B端、電阻R4、電阻Rl和電感Ll依次串聯(lián)，本征模塊BJT的 E端、電阻R5、電阻R2和電感L2依次串聯(lián)，本征模塊BJT的C端、電阻R6、電阻R3和電感 L3依次串聯(lián)，電容C4連接節(jié)點4和節(jié)點6，電容C5連接節(jié)點4和節(jié)點5，電容Cl連接節(jié)點 1和節(jié)點2，電容C2連接節(jié)點2和節(jié)點3，電容C3連接節(jié)點1和節(jié)點3。本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點第一，本發(fā)明采用對雙極型晶體管進行一組工作點的S參數(shù)測試方法，克服了現(xiàn)有技術中僅能提取雙極型晶體管一個工作點參數(shù)的問題，使得在提取雙極型晶體管參數(shù)時可同時提取一組工作點參數(shù)，可用于建立適用于不同情況電路的雙極型晶體管等效電路。第二，本發(fā)明采用對傳輸時間函數(shù)進行擬合的方法，克服了現(xiàn)有技術中僅能提取雙極型晶體管直流參數(shù)和低頻參數(shù)的問題，使得在提取雙極型晶體管參數(shù)時可以提取高頻參數(shù)，可用于建立適用于高頻電路的雙極型晶體管等效電路。第三，基于本發(fā)明方法建立的雙極型晶體管等效電路，克服了現(xiàn)有技術中雙極型晶體管等效電路僅能反映雙極型晶體管一個工作點的器件特性的不足，使得雙極型晶體管等效電路能反映雙極型晶體管一組工作點的器件特性，可用于不同情況電路的仿真。第四，基于本發(fā)明方法建立的雙極型晶體管等效電路，克服了現(xiàn)有技術中雙極型晶體管等效電路僅能反映雙極型晶體管的直流和低頻特性的不足，使得雙極型晶體管等效電路更準確的反映雙極型晶體管的高頻特性，可用于高頻電路仿真。


圖1為本發(fā)明方法流程圖；圖2為本發(fā)明等效電路的原理圖；圖3為本發(fā)明等效電路本征模塊BJT的電路原理圖；圖4為本發(fā)明等效電路的共射電流輸出曲線擬合效果圖；圖5為本發(fā)明等效電路的四組S參數(shù)擬合效果圖。
具體實施例方式下面結合附圖1，對本發(fā)明的方法做進一步描述。步驟1.直流測試
la)用半導體分析儀測試雙極型晶體管的共射電流輸出曲線，測試方法為將雙極型晶體管發(fā)射極接地，在基極加電流，范圍是IOuA 50uA，步長10uA，在集電極加電壓，范圍是OV 5V，步長IV，測集電極的電流；lb)用半導體分析儀測試雙極型晶體管的正向葛潘曲線，測試方法為將雙極型晶體管的發(fā)射極接地，基極和集電極短路，在基極加電壓，范圍是0. 8V 1. 3V，測基極和集電極電流；Ic)用半導體分析儀測試雙極型晶體管的反向葛潘曲線，測試方法為將雙極型晶體管集電極接地，基極和發(fā)射極短路，在基極加電壓，電壓范圍是0. 8V 1. 3V，測基極和發(fā)射極電流。步驟2.集電極和發(fā)射極開路測試2a)用半導體分析儀對雙極型晶體管進行集電極開路測試，測試方法為將雙極型晶體管發(fā)射極接地，集電極開路，在基極加電流，范圍是OmA 15mA，步長1mA，測集電極電壓；2b)用半導體分析儀對雙極型晶體管進行發(fā)射極開路測試，測試方法為將雙極型晶體管集電極接地，發(fā)射極開路，在基極加電流，電流范圍是電流OmA 15mA，步長1mA，測發(fā)射極電壓。步驟3.開路短路測試3a) S參數(shù)測試方法為，將雙極型晶體管等效為一個二端口網(wǎng)絡，其發(fā)射極接地，基極作為輸入端口，集電極作為輸出端口。用網(wǎng)絡分析儀測試輸入和輸出端口的入射波和反射波，得到S參數(shù)測試數(shù)據(jù)；3b)將雙極型晶體管從焊盤中央去除，將雙極型晶體管的發(fā)射極焊盤接地，基極焊盤作為輸入端口，將集電極焊盤作為輸出端口，用網(wǎng)絡分析儀對焊盤進行S參數(shù)測試，得到開路結構的不同頻率點的S參數(shù)數(shù)據(jù)，頻率范圍是0. IGHz 40GHz ；3c)用短路結構替換焊盤中央的雙極型晶體管，將雙極型晶體管的發(fā)射極焊盤接地，將基極焊盤作為輸入端口，將集電極焊盤作為輸出端口，用網(wǎng)絡分析儀對焊盤進行S參數(shù)測試，得到短路結構的不同頻率點的S參數(shù)數(shù)據(jù)，頻率范圍是0. IGHz 40GHz。步驟4. S參數(shù)測試4a) S參數(shù)測試方法為，將雙極型晶體管等效為一個二端口網(wǎng)絡，其發(fā)射極接地，基極作為輸入端口，集電極作為輸出端口。用網(wǎng)絡分析儀測試輸入和輸出端口的入射波和反射波，得到S參數(shù)測試數(shù)據(jù)；4b)發(fā)射結和集電結電容S參數(shù)測試，將雙極型晶體管發(fā)射極接地，基極加電壓， 電壓范圍是-3V IV，將基極作為輸入端口，將集電極作為輸出端口，用網(wǎng)絡分析儀進行一定電壓范圍內(nèi)結電容S參數(shù)測試，頻率范圍是0. IGHz 40GHz，得到一定電壓范圍內(nèi)結電容 S參數(shù)測試數(shù)據(jù)；4c)將晶體管發(fā)射極接地，基極加電流，電流范圍是OuA 50uA，步長10uA，集電極加電壓，電壓為3. 6V，將基極作為輸入端口，將集電極作為輸出端口，用網(wǎng)絡分析儀進行一組工作點的S參數(shù)測試，頻率范圍是0. IGHz 40GHz，得到一組工作點的S參數(shù)測試數(shù)據(jù)。步驟5.提取電流參數(shù)將步驟1中的得到的葛潘曲線數(shù)據(jù)導入ADS軟件中，用ADS軟件中的參數(shù)調(diào)節(jié)功能調(diào)節(jié)電流參數(shù)，擬合葛潘曲線中的基極電流和集電極電流曲線，得到晶體管本征模塊的電流參數(shù)值，在正向葛潘曲線的基極電流曲線中提取IBEN、NEN、IBEI、NEI，在正向葛潘曲線的集電極電流曲線中提取IS、NF，在反向葛潘曲線的基極電流曲線中提取IBCN、NCN、IBCI、 NCI，在反向葛潘曲線的集電極電流曲線中提取NR。步驟6.提取電阻參數(shù)6a)將步驟2得到的集電極開路測試數(shù)據(jù)導入origin軟件中，用origin軟件的曲線擬合功能擬合基極電流和集電極電壓關系曲線，得到發(fā)射極電阻參數(shù)；6b)將步驟2得到的發(fā)射極開路測試數(shù)據(jù)導入origin軟件中，用origin軟件的曲線擬合功能擬合基極電流和發(fā)射極電壓關系曲線，得到集電極電阻參數(shù)。步驟7.提取焊盤寄生參數(shù)7a)將步驟3中的雙極型晶體管的開路和短路結構的S參數(shù)測試數(shù)據(jù)導入ADS軟件中，ADS軟件中的參數(shù)轉換功能將S參數(shù)數(shù)據(jù)轉成Y參數(shù)數(shù)據(jù)，再將Y參數(shù)數(shù)據(jù)轉成Z參數(shù)數(shù)據(jù)，畫出雙極型晶體管的開路和短路的拓撲結構圖，得到Y參數(shù)和Z參數(shù)與拓撲結構的中的電阻、電感、電容關系數(shù)據(jù)；7b)將步驟7a)獲得的關系數(shù)據(jù)導入origin軟件中，origin軟件的繪圖功能將數(shù)據(jù)轉為曲線，origin軟件中的曲線擬合功能擬合該曲線，得到步驟7a)中拓撲結構的電阻、 電感和電容參數(shù)。步驟8.去嵌入處理8a)將步驟3中獲得的雙極型晶體管的開路和短路結構的S參數(shù)測試數(shù)據(jù)和步驟 4b)中獲得的S參數(shù)測試數(shù)分別據(jù)導入ADS軟件中，ADS軟件的S參數(shù)處理功能將三組S參數(shù)測試數(shù)據(jù)進行處理，得到去嵌入后一定電壓范圍內(nèi)的結電容S參數(shù)數(shù)據(jù)；8b)將步驟3中獲得的雙極型晶體管的開路和短路結構的S參數(shù)測試數(shù)據(jù)和步驟 4c)中獲得的S參數(shù)測試數(shù)據(jù)分別導入ADS軟件中，ADS軟件的S參數(shù)處理功能將三組S參數(shù)進行處理，得到去嵌入后一組工作點下的S參數(shù)數(shù)據(jù)。步驟9.提取電容參數(shù)將步驟8a)中的雙極型晶體管電容S參數(shù)數(shù)據(jù)的低頻部分導入ADS軟件中，用ADS 軟件中的參數(shù)轉換功能將S參數(shù)轉為電容參數(shù)，得到發(fā)射結和集電結的結電容與電壓關系曲線；在低頻200MHz的固定頻率下，將發(fā)射極和集電極接地，改變基極電壓，范圍是-3 IV，測量雙極性型晶體管的S參數(shù)，提取CJE、PE、ME、CBE0 ；在低頻200MHz的固定頻率下，將發(fā)射極和基極接地，改變集電極電壓，范圍是-1 3V，提取CJC、PC、MC、CBC0。步驟10.擬合傳輸時間函數(shù)將步驟8c)中雙極型晶體管的S參數(shù)的測試結果導入ADS軟件中，用ADS軟件中的參數(shù)轉換功能將S參數(shù)數(shù)據(jù)轉為傳輸時間函數(shù)數(shù)據(jù)，通過S參數(shù)導出增益與頻率的關系， 在ADS中進行曲線擬合得到TF、XTF、VTF、ITF0步驟11.參數(shù)優(yōu)化將步驟1中的雙極型晶體管共射電流輸出特性和步驟8b)中雙極型晶體管一組工作點的S參數(shù)數(shù)據(jù)導入ADS軟件中，進行曲線擬合，優(yōu)化等效電路參數(shù)。下面結合附圖2和附圖3，對本發(fā)明的等效電路做進一步描述。基于雙極性晶體管參數(shù)提取方法建立的雙極型晶體管等效電路，包括三個電感、五個電容、六個電阻和本征模塊BJT ；其中，本征模塊BJT的B端、電阻R4、電阻Rl和電感Ll 依次串聯(lián)，晶體管本征模塊BJT的E端、電阻R5、電阻R2和電感L2依次串聯(lián)，本征模塊BJT 的C端、電阻R6、電阻R3和電感L3依次串聯(lián)，電容C4連接節(jié)點4和節(jié)點6，電容C5連接節(jié)點4和節(jié)點5，電容Cl連接在節(jié)點1和節(jié)點2，電容C2連接節(jié)點2和節(jié)點3，電容C3連接節(jié)點1和節(jié)點3 ；本征模塊BJT包括兩個電阻、三個電荷控件和三個電流控件；本征模塊BJT有三個端口 B端口、C端口和E端口 ；在本征模塊BJT的C端口和E端口之間依次串聯(lián)電阻R8、電荷控件Q2和電荷控件Q3，電流控件Il的正端接在節(jié)點7上、負端接在電節(jié)點8上，電流控件12的正端接在節(jié)點7上、負端接在E端口，電流控件13的正端接在節(jié)點8上、負端接在 E端口，電阻R7接在B端口與節(jié)點7之間，電荷控件Ql接在C端口與節(jié)點7之間。下面結合附圖4和附圖5對本發(fā)明等效電路的擬合效果做進一步說明。本發(fā)明等效電路的共射電流輸出曲線擬合效果如圖4所示，其中，圓圈代表雙極型晶體管測試的共射電流輸出曲線；將本發(fā)明等效電路發(fā)射極接地，在基極加電流，范圍是 IOuA 50uA，步長10uA，集電極加電壓3. 6V，用ADS軟件仿真得到等效電路的共射電流輸出曲線；可以看到測試和仿真的曲線基本重合，說明本發(fā)明等效電路很好的反映了雙極型晶體管的直流特性；本發(fā)明等效電路的四組S參數(shù)擬合效果圖如圖5所示，其中圓圈代表雙極型晶體管一組工作點測試的S參數(shù)；將本發(fā)明等效電路的發(fā)射極接地，基極加電流，范圍是IOuA 50uA,步長10uA，集電極加電壓3. 6V，將基極作為輸入端口，集電極作為輸出端口，在ADS軟件中，用S參數(shù)測試控件模擬網(wǎng)絡分析儀，仿真得到本發(fā)明等效電路的一組工作點的S參數(shù)；可以看到測試和仿真的曲線基本重合，說明本發(fā)明等效電路很好的反映了雙極型晶體管的交流特性。
權利要求
1. 一種雙極型晶體管參數(shù)提取方法，其具體步驟如下(1)直流測試用半導體分析儀對雙極型晶體管進行直流測試，得到共射電流輸出曲線和正反向葛潘曲線數(shù)據(jù)；(2)集電極和發(fā)射極開路測試用半導體分析儀對雙極型晶體管進行集電極開路和發(fā)射極開路測試，得到集電極開路和發(fā)射極開路測試數(shù)據(jù)；(3)開路短路測試3a)用網(wǎng)絡分析儀對雙極型晶體管開路結構進行S參數(shù)測試，得到開路結構的S參數(shù)數(shù)據(jù)；3b)用網(wǎng)絡分析儀對雙極型晶體管短路結構進行S參數(shù)測試，得到短路結構的S參數(shù)數(shù)據(jù)；S參數(shù)測試4a)用網(wǎng)絡分析儀對雙極型晶體管進行一定電壓范圍內(nèi)的結電容S參數(shù)測試，得到結電容的S參數(shù)測試數(shù)據(jù)；4b)用網(wǎng)絡分析儀對雙極型晶體管進行一組工作點的S參數(shù)測試，得到一組工作點的S 參數(shù)測試數(shù)據(jù)；(5)提取電流參數(shù)將步驟(1)中得到的正反向葛潘曲線數(shù)據(jù)導入ADS軟件中，用ADS軟件中的參數(shù)調(diào)節(jié)功能調(diào)節(jié)電流參數(shù)，擬合正反向葛潘曲線，得到雙極型晶體管的電流參數(shù)；(6)提取電阻參數(shù)6a)將步驟(2)得到的集電極開路測試數(shù)據(jù)導入origin軟件中，用origin軟件的曲線擬合功能擬合基極電流和集電極電壓關系曲線，得到發(fā)射極電阻參數(shù)；6b)將步驟(2)得到的發(fā)射極開路測試數(shù)據(jù)導入origin軟件中，用origin軟件的曲線擬合功能擬合基極電流和發(fā)射極電壓關系曲線，得到集電極電阻參數(shù)；(7)提取焊盤寄生參數(shù)7a)將步驟(3)的雙極型晶體管開路和短路結構的S參數(shù)測試數(shù)據(jù)導入ADS軟件中，用 ADS軟件中的參數(shù)轉換功能將S參數(shù)轉成Y參數(shù)，再將Y參數(shù)轉成Z參數(shù)，畫出雙極型晶體管的開路和短路結構的拓撲圖，得到Y參數(shù)和Z參數(shù)與拓撲結構的中的電阻、電感、電容關系數(shù)據(jù)；7b)將步驟7a)中獲得的關系數(shù)據(jù)導入origin軟件中，用origin軟件的繪圖功能將數(shù)據(jù)轉為曲線，再用origin軟件中的曲線擬合功能擬合該曲線，得到步驟7a)中拓撲結構的電阻、電感和電容參數(shù)；(8)去嵌入處理8a)將步驟(3)中獲得的雙極型晶體管開路和短路結構S參數(shù)測試數(shù)據(jù)和步驟4a)中獲得的結電容S參數(shù)測試數(shù)據(jù)分別導入ADS軟件中，用ADS軟件的S參數(shù)處理功能對三組 S參數(shù)進行處理，得到去嵌入后一定范圍內(nèi)的結電容S參數(shù)數(shù)據(jù)；8b)將步驟(3)中獲得的雙極型晶體管開路和短路結構S參數(shù)測試數(shù)據(jù)和步驟4b)中獲得的一組工作點的S參數(shù)測試數(shù)據(jù)分別導入ADS軟件中，用ADS軟件的S參數(shù)處理功能對三組S參數(shù)進行處理，得到去嵌入后的一組工作點的S參數(shù)數(shù)據(jù)；(9)提取電容參數(shù)將步驟8a)中去嵌入后的結電容S參數(shù)數(shù)據(jù)的低頻部分導入ADS軟件中，用ADS軟件中的參數(shù)轉換功能將S參數(shù)數(shù)據(jù)轉為結電容參數(shù)數(shù)據(jù)，用ADS軟件中的參數(shù)調(diào)節(jié)功能調(diào)節(jié)結電容參數(shù)，擬合結電容電壓關系曲線，得到發(fā)射結和集電結的結電容參數(shù)；(10)擬合傳輸時間函數(shù)將步驟8b)中去嵌入后一組工作點的S參數(shù)數(shù)據(jù)導入ADS軟件中，用ADS軟件中的參數(shù)轉換功能將S參數(shù)數(shù)據(jù)轉為傳輸時間函數(shù)數(shù)據(jù)，用ADS軟件中的參數(shù)調(diào)節(jié)功能調(diào)節(jié)傳輸時間函數(shù)參數(shù)，擬合傳輸時間函數(shù)；(11)優(yōu)化參數(shù)將步驟(1)中的雙極型晶體管共射電流輸出曲線數(shù)據(jù)和步驟8b)中雙極型晶體管去嵌入后一組工作點的S參數(shù)數(shù)據(jù)導入ADS軟件中，用ADS軟件的曲線擬合功能進行曲線擬合， 優(yōu)化等效電路參數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的雙極型晶體管參數(shù)提取方法，其特征在于，步驟(1)中所述的直流測試方法是2a)所述的共射電流輸出曲線的測試方法為將雙極型晶體管發(fā)射極接地，在基極加電流，在集電極加電壓，測集電極的電流，完成雙極型晶體管共射電流輸出曲線的測試；2b)所述的正向葛潘曲線的測試方法為將雙極型晶體管發(fā)射極接地，基極和集電極短路，在基極加電壓，測基極和集電極電流，完成雙極型晶體管正向葛潘曲線的測試；2c)所述的反向葛潘曲線的測試方法為將雙極型晶體管集電極接地，基極和發(fā)射極短路，在基極加電壓，測基極和發(fā)射極電流，完成雙極型晶體管反向葛潘曲線的測試。
3.根據(jù)權利要求1所述的雙極型晶體管參數(shù)提取方法，其特征在于，步驟( 中所述的集電極開路和發(fā)射極開路的測試方法是3a)所述的集電極開路的測試方法為將雙極型晶體管發(fā)射極接地，集電極開路，在基極加電流，測集電極電壓，完成雙極型晶體管集電極開路測試；3b)所述的發(fā)射極開路的測試方法為將雙極型晶體管集電極接地，發(fā)射極開路，在基極加電流，測發(fā)射極電壓，完成雙極型晶體管發(fā)射極開路測試。
4.根據(jù)權利要求1所述的雙極型晶體管參數(shù)提取方法，其特征在于，步驟C3)和步驟 (4)中所述的S參數(shù)測試方法為將雙極型晶體管等效為一個二端口網(wǎng)絡，其發(fā)射極接地，基極作為輸入端口，集電極作為輸出端口，用網(wǎng)絡分析儀測試輸入和輸出端口的入射波和反射波，得到S參數(shù)測試數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權利要求1所述的雙極型晶體管參數(shù)提取方法，其特征在于，步驟4a)中所述的電壓范圍為-3V IV，步長0. IV。
6.根據(jù)權利要求1所述的雙極型晶體管參數(shù)提取方法，其特征在于，步驟4b)中所述的一組工作點為集電極電壓3. 6V，基極電流IOuA 50uA，步長10uA。
7.雙極型晶體管等效電路，包括三個電感、五個電容、六個電阻和本征模塊BJT；其中，本征模塊BJT的B端、電阻R4、電阻Rl和電感Ll依次串聯(lián)，本征模塊BJT的E 端、電阻R5、電阻R2和電感L2依次串聯(lián)，本征模塊BJT的C端、電阻R6、電阻R3和電感L3 依次串聯(lián)，電容C4連接節(jié)點4和節(jié)點6，電容C5連接節(jié)點4和節(jié)點5，電容Cl連接節(jié)點1和節(jié)點2，電容C2連接節(jié)點2和節(jié)點3，電容C3連接節(jié)點1和節(jié)點3。
8.根據(jù)權利要求7所述的雙極型晶體管等效電路，其特征在于，所述的本征模塊BJT 包括兩個電阻、三個電荷控件和三個電流控件；本征模塊BJT有三個端口 B端口、C端口和 E端口；在本征模塊BJT的C端口和E端口之間依次串聯(lián)電阻R8、電荷控件Q2和電荷控件 Q3，電流控件Il的正端接在節(jié)點7上、負端接在電節(jié)點8上，電流控件12的正端接在節(jié)點 7上、負端接在E端口，電流控件13的正端接在節(jié)點8上、負端接在E端口，電阻R7接在B 端口與節(jié)點7之間，電荷控件Ql接在C端口與節(jié)點7之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙極型晶體管參數(shù)提取方法及其等效電路。該方法先對雙極型晶體管進行直流測試和S參數(shù)測試，然后應用ADS軟件和origin軟件進行曲線擬合，得到雙極型晶體管的參數(shù)。基于雙極型晶體管參數(shù)提取方法所建立的等效電路包括三個電感、五個電容、六個電阻和本征模塊BJT，本征模塊BJT包括兩個電阻、三個電荷控件、三個電流控件。本發(fā)明的方法可用于建立適用于不同情況電路的雙極型晶體管等效電路，同時還可用于建立適用于高頻電路的雙極型晶體管等效電路?；诒景l(fā)明方法建立的雙極型晶體管等效電路能反映雙極型晶體管一組工作點的器件特性，可用于不同情況的電路仿真；本發(fā)明的等效電路能反映雙極型晶體管的高頻特性，可用于高頻電路仿真。
文檔編號G06F17/50GK102254065SQ20111017993
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權日2011年6月29日
發(fā)明者呂紅亮, 張義門, 張曉鵬, 張玉明, 張金燦, 楊實, 許俊瑞, 項萍 申請人:西安電子科技大學