Ⅲ-V族HBT小信号模型直接提取方法.pdf

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1、第34卷第1期固体电子学研究与进展VoL34，No．12014年2月RESEARCH&PROGRESSOFSSEFeb．。2O14A／器件一物一理与{l器Ⅲ一V族HBT小信号模型直接提取方法件《}模拟王储君钱峰项萍郑惟彬(南京电子器件研究所，南京，210016)2013-12-04收稿，2013-12-30收改稿摘要：介绍了一种较为精确的Ⅲ一V族HBT小信号模型的直接提取方法。该方法中的HBT小信号等效电路拓扑结构采用混合PI型结构，并通过在不同偏置状态下的测量进行模型参数的提取。采用该方法对2／,m工艺、叉指数为2、发射结面积为2ptm×20／,rn的HBT模型

2、管进行了提取，提取结果在DC-20GHz频率范围内具有较好的精度，提取误差小于6。关键词：异质结双极性晶体管：小信号模型；砷化镓中图分类号：TN322．8文献标识码：A文章编号：i000—3819(2014)O1—001305DirectExtractionMethodofSmall—signalModelforⅢ一VHBTWANGChujunQIANFengXIANGPinZHENGWeibin(NanjingElectronicDevicesInstitute，Nanjing，20016，CHN)Abstract：Anaccuratedirectextract

3、ionmethodofsmall—signalmodelparametersforthehet—erojunctionbipolartransistor(HBT)ispresented．Theextractionprocedure，basedonthehyper～PIequivalentcircuitfortheHBT，usedasetofS—parametersmeasuredunderdifferentbiascon～ditions．AnexperimentalverificationonanInGaP／GaAsHBTdevicewith2fingersand

4、2／,m×20／,memitterareawascarriedout，andexcellentresultswereobtainedupto20GHz．Thefit～tingresidualerrorwithextracteddataforthreedifferentbiaspointsoverDC一20GHz，waslessthan6％．Keywords：heterojunctionbipolartransistor(HBT)；small—signalmodel；GaAsEEACC：256oJ和2．4倍)，击穿特性好，比硅拥有更好的高频特性，引言在微波毫米波电路

5、领域具有明显的优势。其器件及电路成为实现新一代高速光纤通信及高频移动通信异质结双极性晶体管(HBT)具有高频性能好、系统的最佳选择，越来越受到人们的青睐。而且，一功率密度高、驱动能力强、抗辐照和抗静电能力强等个好的器件模型有利于电路的精确设计，所以对优点，是未来无线通信及光纤通信应用中重要的高HBT建模方法的研究是必要且有意义的。频电子器件之一，应用前景广阔。Ⅲ一V族材料砷化在HBT小信号模型直接提取的方法中，寄生镓和磷化铟电子迁移率高(其迁移率分别为硅的6参数的提取可以通过采用对测试结构的测量计算得*联系作者：E—mail：chujunw@126．cornl4固

6、体电子学研究与进展到]，但需要制作()PEN和SHORT结构。而对于If本征部分的提取方法，Bousnina方法则需要通过IIC部分工艺参数进行计算。IIlI文中介绍了一种Ⅲ～V族HBT小信号模型的直接提取方法，可以直接通过测量方法进行提取，提取==结果能够良好地反映出器件的实际性能。最后对2m工艺GaAsHBT管芯进行了模型参数的提取，并给出了提取结果。图2截止状态下的小信号等效电路1HBT的小信号等效电路Fig．2Small—signalequivalentcircuitundercut—offconditionGaAsHBT的小信号等效电路采用混合PI型拓扑

7、结构，如图1所示。等效电路由内而外分为两电容的提取较为复杂。FET管的寄生电容提取常部分：虚线内为本征元件，其值与外部偏置相关；虚常采用Dambrine的ColdFET法J，即将FET管偏线外部为寄生元件，其值不随偏置变化。置在截止状态。而根据研究表明lL4]，HBT的寄生电容提取可以采用与ColdFET类似的方法，即当HBT工作在截止状态时，其电阻和电感的影响可以忽略，等效电路是仅包含电容的PI型结构(如图2所示)，该条件下的y参数可以表示为：Yb一·(Ch+Cb)一Y1l+Y12(1)Yb一j：∞·(Cpb+C4-Cb。)一一Y21一一Yl2(2)Y。=叫·C

8、一Y22+