制作了截止頻率ft和最高震蕩頻率fmax分別為46.2和107.8 GHz的AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管,并針對該器件建立了包含微分電阻Rfd和Rfs在內(nèi)的18元件小信號等效電路模型;在傳統(tǒng)的冷場條件提取器件寄生參數(shù)的基礎(chǔ)上,通過對不同柵壓偏置下冷場Z參數(shù)進(jìn)行線性插值運(yùn)算,可消除溝道分布電阻和柵極泄漏電流對寄生電阻的影響;再利用熱場S參數(shù)對寄生參數(shù)部分進(jìn)行去嵌,可提取得到本征參數(shù)。分析表明,此模型和算法提高了模型擬合精度,S參數(shù)的仿真結(jié)果與測試數(shù)據(jù)在200MHz到40GHz的頻率范圍內(nèi)均符合很好,誤差不到2%。

　　近年來, AlGaN/ GaN 高電子遷移率晶體管(HEMT) 日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。由于其高頻、高功率、低噪聲等特性, 在微波電路中的應(yīng)用越來越廣泛。國際上,AlGaN/GaN 單片微波集成電路(MMIC)已經(jīng)進(jìn)入了應(yīng)用階段。AlGaN/GaN MMIC 的設(shè)計(jì)需要對AlGaN/ GaN HEMT 進(jìn)行有效的小信號建模, 并準(zhǔn)確提取小信號參數(shù)。

　　根據(jù)傳統(tǒng)提參算法[1] , 首先在冷場條件下提取寄生參數(shù), 包括寄生電容、寄生電阻和寄生電感; 然后對熱場S 參數(shù)中的寄生部分去嵌、轉(zhuǎn)化, 得到本征Y 參數(shù); 最后通過本征Y參數(shù)建立本征參數(shù)方程, 提取本征參數(shù)[2-5] , 因此, 寄生參數(shù)的提取結(jié)果直接影響了本征參數(shù)的提取。為了準(zhǔn)確提取本征參數(shù), 提高寄生參數(shù)提取精度是非常必要的。

　　本文采用18 元件模型建立了AlGaN/GaN HEMT 小信號等效電路, 較傳統(tǒng)的模型[1] , 18 元件模型加入了柵微分電阻Rfs和Rfd來反映器件的柵極泄漏電流。在傳統(tǒng)提參算法的基礎(chǔ)上, 考慮了柵壓正偏時(shí)溝道分布電阻和柵極泄漏電流對寄生電阻的影響。在溝道導(dǎo)通情況下, 高頻時(shí)溝道相當(dāng)于一段傳輸線, 具有分布效應(yīng), 在提取寄生參數(shù)時(shí)不可忽略溝道分布電阻。柵壓正偏時(shí)AlGaN/ GaN HEMT 具有較高的柵極泄漏電流, 柵微分電阻不可忽略。進(jìn)而提出了運(yùn)用插值算法排除溝道分布電阻和柵極泄漏電流影響的改進(jìn)提取算法, 可以準(zhǔn)確提取寄生電阻。通過仿真結(jié)果與測量結(jié)果的比較, 證明了改進(jìn)提取算法的有效性, 誤差較傳統(tǒng)算法有所減小。

　　本文采用了18 元件模型提取AlGaN/ GaN HEMT 器件小信號參數(shù)。在傳統(tǒng)冷參數(shù)法提取寄生參數(shù)的基礎(chǔ)上, 考慮了溝道分布電阻和柵極泄漏電流對寄生電阻提取的影響, 通過對不同柵壓偏置及不同柵極泄漏電流條件下的Z 參數(shù)進(jìn)行線性插值,排除了這種影響。將仿真結(jié)果與測試結(jié)果的比較,誤差減小到2% 。并且該算法不需要后續(xù)優(yōu)化, 提取效率更高, 可以應(yīng)用于AlGaN/ GaN HEMT 小信號參數(shù)的提取, 并根據(jù)這些參數(shù)對以后的大信號建模及模型參數(shù)擬合予以指導(dǎo)。