郑良川,王 军

(西南科技大学 信息工程学院,四川 绵阳 621010)

自2005 年以来,基于氮化镓(GaN)的高电子迁移率晶体管(HEMTs)在集成电路产业中发挥着巨大的作用。GaN HEMTs 刚进入市场时,由于成本过高,应用推广受到限制。基站应用方面,基于硅的横向扩散MOSFET (LDMOS)因价格低廉而处于市场领先地位,但随着时间的推移,人们对体积小、功耗小的功率放大器(PA)的需求越来越大。而GaN HEMTs 器件因具有高的击穿电压和高电流密度特性,从而产生较高的单位栅极宽度功率密度,因而比其他半导体材料器件体积更小。同时由于不同材料的器件在输出端有相同的功率,因此它具有更高的阻抗,适合用于宽带操作,所以市场也在逐年扩大[1]。运用GaN HEMTs 器件进行电路设计时需要器件的大信号模型(LSMs),而LSMs 的准确性很大程度上取决于器件各偏置点下小信号模型(SSMs)的精度。因此,在计算机辅助设计(CAD)软件中嵌入GaN HEMTs 的精确SSMs 模型并用于设计功放控制电路和射频功率电路是非常必要的[2]。

采用传统的直接提取法提取GaN HEMTs 器件的外部寄生参数多是根据一系列表征参数的复杂数学模型,通过长时间的计算得到模型的参数值,耗费了基础研究人员大量的精力以及时间成本。本研究课题利用优化后粒子群算法首先估计出外部寄生电容总值,再在零偏置条件下提取寄生电阻与电感,通过算法优化以及误差分析,得到外部寄生参数的最优值。整个流程在时间成本及精度上都有一定的优势。因为用此方法所提取的外部参数值,是与偏置无关的,所以可以在器件不同的工作偏置点下对它们进行去嵌入,极大节省了模型建立所需要的时间成本。……