1.本技术涉及半导体领域,具体而言,涉及一种晶体管中非线性电容的去嵌方法。
背景技术:
2.目前的非线性功率放大器,例如classf模式,需要使用器件内部漏极的电压电流时域波形作为设计参考,同时器件在宽带应用下的性能恶化分析,以及失配负载下的鲁棒性分析,都需要通过观测器件内部的动态负载线扫过的区域,来解释对应的异常现象。
3.为了得到射频晶体管器件的动态负载线,即器件内部栅源电压,内部漏源电压和内部漏源电流随时间的变化关系:v
gs
(t)、v
ds
(t)和i
ds
(t),需对器件外部测试得到的电压电流进行去嵌,去嵌操作主要为器件金属寄生部分以及器件本征电容对电压电流影响的计算,射频晶体管的本征电容与栅极偏置电压和漏极偏置电压呈非线性关系,由于器件工作在射频信号下,其栅极和漏极电压随时间变化较大,则时域内本征电容的变化会较为复杂,射频晶体管去嵌的现有技术中,将器件的本征电容简化为一个固定值来进行计算,该方法会给去嵌操作引入较大的误差,从而影响对器件工作状态的分析,另外,由于射频晶体管内部存在无法忽略的非线性反馈电容c
gd
,反馈支路对内部漏源电流i
ds
(t)的影响也是去嵌操作所必须考虑的。
4.因此,亟需一种方式来解决现有技术中由于将器件的本征电容简化为一个固定值,导致去嵌误差较大的问题。
5.在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解,因此,背景技术中可能包含某些信息,这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
技术实现要素:
6.本技术的主要目的在于提供一种晶体管中非线性电容的去嵌方法,以解决现有技术中的由于对器件内部的非线性电容做了取固定值的简化处理导致去嵌准确性较差的问题。
7.根据本发明实施例的一个方面,提供了一种晶体管中非线性电容的去嵌方法,所述方法包括:获取所述晶体管的多组第一数据以及多组第二数据,每组所述第一数据包括栅极偏置电压、漏极偏置电压以及对应的栅漏电容,每组所述第二数据包括所述栅极偏置电压、所述漏极偏置电压以及对应的漏源电容;根据多组所述第一数据,确定第一对应关系,根据多组所述第二数据,确定第二对应关系,其中,所述第一对应关系为所述栅极偏置电压、所述漏极偏置电压以及对应的所述栅漏电容之间的关系,所述第二对应关系为所述栅极偏置电压、所述漏极偏置电压以及对应的所述漏源电容之间的关系;至少根据所述第一对应关系以及所述第二对应关系,确定所述晶体管的目标去嵌电压以及目标去嵌电流,所述目标去嵌电压为所述晶体管的漏极与源极之间的去嵌电压,所述目标去嵌电流为所述晶体管的所述漏极与所述源极之间的去嵌电流。
8.可选地,根据多组所述第一数据,确定第一对应关系,根据多组所述第二数据,确定第二对应关系,包括:将多组所述第一数据形成第一表格,所述第一表格包括所述栅极偏置电压、所述漏极偏置电压以及对应的所述栅漏电容,所述第一表格形成所述第一对应关系;将多组所述第二数据形成第二表格,所述第二表格包括所述栅极偏置电压、所述漏极偏置电压以及对应的所述漏源电容,所述第二表格形成所述第二对应关系。
9.可选地,根据多组所述第一数据,确定第一对应关系,根据多组所述第二数据,确定第二对应关系,包括:根据多组所述第一数据,确定第三对应关系,所述第三对应关系用于表征栅漏电荷源、所述栅极偏置电压以及所述漏极偏置电压的关系;根据多组所述第二数据,确定第四对应关系,所述第四对应关系用于表征漏源电荷源、所述栅极偏置电压以及所述漏极偏置电压的关系;计算所述第三对应关系中所述栅极偏置电压的偏导数以及所述漏极偏置电压的偏导数,得到所述第一对应关系,计算所述第四对应关系中所述栅极偏置电压的偏导数以及所述漏极偏置电压的偏导数,得到所述第二对应关系。
10.可选地,根据多组所述第一数据,确定第一对应关系,根据多组所述第二数据,确定第二对应关系,包括:对多组所述第一数据进行神经网络训练学习,形成所述第一对应关系对应的第一模型,得到所述第一对应关系;对多组所述第二数据进行神经网络训练学习,形成所述第二对应关系对应的第二模型,得到所述第二对应关系。
11.可选地,所述晶体管包括输入寄生模块、输出寄生模块、衬底寄生模块以及本征器件模块,所述输入寄生模块的输入端为所述晶体管的栅极,所述输出寄生模块的输入端为所述晶体管的漏极,所述衬底寄生模块的输出端为所述晶体管的源极,且所述衬底寄生模块的输出端接地,所述输入寄生模块的输出端、所述输出寄生模块的输出端以及所述衬底寄生模块的输入端分别与所述本征器件模块连接,在至少根据所述第一对应关系以及所述第二对应关系,确定所述晶体管的目标去嵌电压以及目标去嵌电流之前,所述方法还包括:获取晶体管的第一散射参数以及第二散射参数,所述第一散射参数用于表征所述晶体管在关断状态下的散射参数,所述第二散射参数用于表征所述晶体管在开启状态下的散射参数;根据所述第一散射参数以及所述第二散射参数,确定所述晶体管的第一电感值、第一电容值、第一电阻值、第二电感值、第二电容值、第二电阻值、第三电阻值以及第三电感值,所述第一电感值、所述第一电阻值以及所述第一电容值用于表征所述输入寄生模块的参数,所述第二电感值、所述第二电阻值以及所述第二电容值用于表征所述输出寄生模块的参数,所述第三电感值以及所述第三电阻值用于表征所述衬底寄生模块的参数。
12.可选地,至少根据所述第一对应关系以及所述第二对应关系,确定所述晶体管的目标去嵌电压以及目标去嵌电流,包括:至少根据所述第一电容值,确定所述输入寄生模块的第一输出电流,且至少根据所述第一电感值、所述第一电阻值以及所述第一输出电流,确定所述输入寄生模块的第一输出电压;至少根据所述第二电容值,确定所述输出寄生模块的第二输出电流,且至少根据所述第二电感值、所述第二电阻值以及所述第二输出电流,确定所述输出寄生模块的第二输出电压;至少根据所述第一对应关系、所述第二对应关系、所述第一输出电流、所述第一输出电压、所述第二输出电流、所述第二输出电压、所述第三电阻值以及所述第三电感值,确定所述晶体管的所述目标去嵌电压以及所述目标去嵌电流。
13.可选地,至少根据所述第一电容值,确定所述输入寄生模块的第一输出电流,且至少根据所述第一电感值、所述第一电阻值以及所述第一输出电流,确定所述输入寄生模块
的第一输出电压,包括:获取所述输入寄生模块的第一外部输入电流以及第一外部输入电压;根据所述第一外部输入电流、所述第一电容值以及所述第一外部输入电压,确定所述第一输出电流为其中,i1
ext
(t)为所述第一外部输入电流,c
pg
为所述第一电容值,v1
ext
(t)为所述第一外部输入电压;根据所述第一电感值、所述第一电阻值、所述第一输出电流以及所述第一外部输入电压,确定所述第一输出电压为电阻值、所述第一输出电流以及所述第一外部输入电压,确定所述第一输出电压为其中,lg为所述第一电感值,rg为所述第一电阻值。
14.可选地,至少根据所述第二电容值,确定所述输出寄生模块的第二输出电流,且至少根据所述第二电感值、所述第二电阻值以及所述第二输出电流,确定所述输出寄生模块的第二输出电压,包括:获取所述输出寄生模块的第二外部输入电流以及第二外部输入电压;根据所述第二外部输入电流、所述第二电容值以及所述第二外部输入电压,确定所述第二输出电流其中,i2
ext
(t)为所述第二外部输入电流,c
pd
为所述第二电容值,v2
ext
(t)为所述第二外部输入电压;根据所述第二电感值、所述第二电阻值、所述第二输出电流以及所述第二外部输入电压,确定所述第二输出电压为阻值、所述第二输出电流以及所述第二外部输入电压,确定所述第二输出电压为其中,ld为所述第二电感值,rd为所述第二电阻值。
15.可选地,至少根据所述第一对应关系、所述第二对应关系、所述第一输出电流、所述第一输出电压、所述第二输出电流、所述第二输出电压、所述第三电阻值以及所述第三电感值,确定所述晶体管的所述目标去嵌电压以及所述目标去嵌电流,包括:根据所述第二输出电压、所述第三电感值、所述第三电阻值、所述第二输出电流以及所述第一输出电流,确定所述目标去嵌电压为其中,v2
int
(t)为所述第二输出电压,ls为所述第三电感值,i1
int
(t)为所述第一输出电流,rs为所述第三电阻值,is(t)=i1
int
(t) i2
int
(t),i1
int
(t)为所述第一输出电流,i2
int
(t)为所述第二输出电流;根据所述第一输出电压、所述第三电感值、所述第三电阻值、所述第二输出电流以及所述第一输出电流,确定栅源去嵌电压为其中,v1
int
(t)为所述第一输出电压,所述栅源去嵌电压为所述晶体管的所述栅极与所述源极之间的去嵌电压;至少根据所述第一对应关系、所述第二对应关系、所述目标去嵌电压、所述栅源去嵌电压、所述第二输出电流,确定所述晶体管的所述目标去嵌电流。
16.可选地,至少根据所述第一对应关系、所述第二对应关系、所述目标去嵌电压、所述栅源去嵌电压、所述第二输出电流,确定所述晶体管的所述目标去嵌电流,包括:根据所述第一对应关系,确定所述栅漏电容,且根据所述第二对应关系,确定所述漏源电容;获取所述本征器件模块的第一关系式以及第二关系式,所述第一关系式为所述第二关系式为其中,v
′
(t)为所述本征器件模块中部分模块的电压,i
cgd
(t)为所述本征器件中部分模块的电流,c
gd
(t)为所述栅漏电容;根据所述
第一关系式以及所述第二关系式,计算得出i
cgd
(t);根据所述目标去嵌电压、所述栅源去嵌电压、所述第二输出电流,确定所述目标去嵌电流为电压、所述第二输出电流,确定所述目标去嵌电流为其中,i2
int
(t)为所述第二输出电流,v
ds
(t)为所述目标去嵌电压,c
ds
(t)为所述漏源电容,r0为所述本征器件模块中的电阻。
17.可选地,多组所述第一数据以及多组所述第二数据是通过对所述晶体管进行测量得到的,且多组所述第一数据以及多组所述第二数据是通过改变所述栅极偏置电压和/或所述漏极偏置电压得到的。
18.应用本技术的技术方案,所述晶体管中非线性电容的去嵌方法中,首先,获取所述晶体管的多组第一数据以及多组第二数据,每组所述第一数据包括栅极偏置电压、漏极偏置电压以及对应的栅漏电容,每组所述第二数据包括所述栅极偏置电压、所述漏极偏置电压以及对应的漏源电容;然后,根据多组所述第一数据,确定第一对应关系,根据多组所述第二数据,确定第二对应关系,其中,所述第一对应关系为所述栅极偏置电压、所述漏极偏置电压以及对应的所述栅漏电容之间的关系,所述第二对应关系为所述栅极偏置电压、所述漏极偏置电压以及对应的所述漏源电容之间的关系;最后,至少根据所述第一对应关系以及所述第二对应关系,确定所述晶体管的目标去嵌电压以及目标去嵌电流,所述目标去嵌电压为所述晶体管的漏极与源极之间的去嵌电压,所述目标去嵌电流为所述晶体管的漏极与源极之间的去嵌电流。相比现有技术中的由于对器件内部的非线性电容做了取固定值的简化处理导致去嵌准确性较差的问题,本技术的所述非线性电容的去嵌方法,通过获取多组所述第一数据以及所述第二数据,并根据多组所述第一数据以及多组所述第二数据,得到所述第一对应关系以及所述第二对应关系,使得可以得到多个不同偏置电压与电容值的对应关系,再至少根据所述第一对应关系以及所述第二对应关系,确定所述晶体管的目标去嵌电压以及目标去嵌电流,保证了所述目标去嵌电压以及所述目标去嵌电流时考虑到多个不同偏置电压下的电容值的关系,使得所述目标去嵌电压以及所述目标去嵌电流考虑了非线性的电容,解决现有技术中的由于对器件内部的非线性电容做了取固定值的简化处理导致去嵌准确性较差的问题,保证了所述晶体管中非线性电容的去嵌准确性较高。
附图说明
19.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解,本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术,并不构成对本技术的不当限定。在附图中:
20.图1示出了根据本技术的实施例的晶体管中非线性电容的去嵌方法的流程示意图;
21.图2示出了根据本技术的实施例的晶体管的模型结构示意图;
22.图3示出了根据本技术的实施例的晶体管中输入寄生模块的电路图;
23.图4示出了根据本技术的实施例的晶体管中输出寄生模块的电路图;
24.图5示出了根据本技术的实施例的晶体管中衬底寄生模块的电路图;
25.图6示出了根据本技术的实施例的晶体管中本征器件模块的电路图。
26.其中,上述附图包括以下附图标记:
27.10、输入寄生模块;20、输出寄生模块;30、衬底寄生模块;40、本征器件模块。
具体实施方式
28.需要说明的是,在不冲突的情况下,本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案,下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本技术保护的范围。
30.需要说明的是,本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本技术的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
31.应该理解的是,当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时,该元件可直接在该另一元件上,或者也可存在中间元件。而且,在说明书以及权利要求书中,当描述有元件“连接”至另一元件时,该元件可“直接连接”至该另一元件,或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
32.正如背景技术中所说的,现有技术中的由于对器件内部的非线性电容做了取固定值的简化处理导致去嵌准确性较差的问题,为了解决上述问题,本技术的一种典型的实施方式中,提供了一种晶体管中非线性电容的去嵌方法。
33.根据本技术的实施例,提供了一种晶体管中非线性电容的去嵌方法。
34.图1是根据本技术实施例的晶体管中非线性电容的去嵌方法的流程图。如图1所示,该方法包括以下步骤:
35.步骤s101,获取上述晶体管的多组第一数据以及多组第二数据,每组上述第一数据包括栅极偏置电压、漏极偏置电压以及对应的栅漏电容,每组上述第二数据包括上述栅极偏置电压、上述漏极偏置电压以及对应的漏源电容;
36.步骤s102,根据多组上述第一数据,确定第一对应关系,根据多组上述第二数据,确定第二对应关系,其中,上述第一对应关系为上述栅极偏置电压、上述漏极偏置电压以及对应的上述栅漏电容之间的关系,上述第二对应关系为上述栅极偏置电压、上述漏极偏置电压以及对应的上述漏源电容之间的关系;
37.步骤s103,至少根据上述第一对应关系以及上述第二对应关系,确定上述晶体管的目标去嵌电压以及目标去嵌电流,上述目标去嵌电压为上述晶体管的漏极与源极之间的去嵌电压,上述目标去嵌电流为上述晶体管的漏极与源极之间的去嵌电流。
38.上述晶体管中非线性电容的去嵌方法中,首先,获取上述晶体管的多组第一数据以及多组第二数据,每组上述第一数据包括栅极偏置电压、漏极偏置电压以及对应的栅漏电容,每组上述第二数据包括上述栅极偏置电压、上述漏极偏置电压以及对应的漏源电容;然后,根据多组上述第一数据,确定第一对应关系,根据多组上述第二数据,确定第二对应关系,其中,上述第一对应关系为上述栅极偏置电压、上述漏极偏置电压以及对应的上述栅
漏电容之间的关系,上述第二对应关系为上述栅极偏置电压、上述漏极偏置电压以及对应的上述漏源电容之间的关系;最后,至少根据上述第一对应关系以及上述第二对应关系,确定上述晶体管的目标去嵌电压以及目标去嵌电流,上述目标去嵌电压为上述晶体管的漏极与源极之间的去嵌电压,上述目标去嵌电流为上述晶体管的漏极与源极之间的去嵌电流。相比现有技术中的由于对器件内部的非线性电容做了取固定值的简化处理导致去嵌准确性较差的问题,本技术的上述非线性电容的去嵌方法,通过获取多组上述第一数据以及上述第二数据,并根据多组上述第一数据以及多组上述第二数据,得到上述第一对应关系以及上述第二对应关系,使得可以得到多个不同偏置电压与电容值的对应关系,再至少根据上述第一对应关系以及上述第二对应关系,确定上述晶体管的目标去嵌电压以及目标去嵌电流,保证了上述目标去嵌电压以及上述目标去嵌电流时考虑到多个不同偏置电压下的电容值的关系,使得上述目标去嵌电压以及上述目标去嵌电流考虑了非线性的电容,解决现有技术中的由于对器件内部的非线性电容做了取固定值的简化处理导致去嵌准确性较差的问题,保证了上述晶体管中非线性电容的去嵌准确性较高。
39.需要说明的是,上述晶体管中非线性电容的去嵌方法,不仅可以获取上述第一数据以及上述第二数据,还可以获取多组第三数据,每组上述第三数据包括上述栅极偏置电压、上述漏极偏置电压以及对应的栅源电容,且可以根据多组上述第三数据,确定上述栅极偏置电压、上述漏极偏置电压以及对应的上述栅源电容之间的关系。
40.现有技术中,晶体管的本征电容主要通过取一个固定值进行处理,而本技术的上述晶体管中非线性电容的去嵌过程中,通过获取多组上述第一数据、多组上述第二数据以及多组上述第三数据,实现了非线性电容的获取,对比现有技术中的固定电容的去嵌,本技术的上述晶体管中非线性电容的去嵌准确性较高。
41.根据本技术的一种具体实施例,根据多组上述第一数据,确定第一对应关系,根据多组上述第二数据,确定第二对应关系,包括:将多组上述第一数据形成第一表格,上述第一表格包括上述栅极偏置电压、上述漏极偏置电压以及对应的上述栅漏电容,上述第一表格形成上述第一对应关系;将多组上述第二数据形成第二表格,上述第二表格包括上述栅极偏置电压、上述漏极偏置电压以及对应的上述漏源电容,上述第二表格形成上述第二对应关系。通过将多组上述第一数据形成上述第一表格,将上述第二数据形成上述第二表格,上述第一表格为不同的上述栅极偏置电压、不同的上述漏极偏置电压以及对应的上述栅漏电容之间的关系,上述第二表格为不同的上述栅极偏置电压、不同的上述漏极偏置电压以及对应的上述漏源电容之间的关系,使得通过形成上述第一表格以及上述第二表格,得到上述第一对应关系以及上述第二对应关系,保证了获得上述第一对应关系以及上述第二对应关系的方式较为简单,使得后续可以根据上述第一对应关系以及上述第二对应关系,确定任意偏置电压下的电容值,进一步保证了上述晶体管中非线性电容的去嵌准确性较高。
42.当然,也可以通过将多组上述第三数据形成第三表格,上述第三表格包括上述栅极偏置电压、上述漏极偏置电压以及对应的上述栅源电容,以得到上述栅极偏置电压、上述漏极偏置电压以及对应的上述栅源电容之间的关系。
43.具体地,上述第一表格以及上述第二表格可以为同一个表格,即同一个表征中同时具备上述第一对应关系以及上述第二对应关系,当然,也可以为两个分开的表格,具体根据实际情况确定。
44.一种具体的实施例中,可以在预定算法软件中将测试的上述本征电容值形成于上述栅极偏置电压和上述漏极偏置电压对应的查找表,即上述第一表格、上述第二表格以及上述第三表格,通过线性内插计算相邻两个工作点之间状态的电容估计值,测试数据的样本数量决定了未知工作点电容的准确度,当然,还可以通过其他方式形成上述第三表格、上述第一表格以及上述第二表格。
45.为了进一步保证上述晶体管中非线性电容的去嵌准确性较高,根据本技术的另一种具体实施例,根据多组上述第一数据,确定第一对应关系,根据多组上述第二数据,确定第二对应关系,包括:根据多组上述第一数据,确定第三对应关系,上述第三对应关系用于表征栅漏电荷源、上述栅极偏置电压以及上述漏极偏置电压的关系;根据多组上述第二数据,确定第四对应关系,上述第四对应关系用于表征漏源电荷源、上述栅极偏置电压以及上述漏极偏置电压的关系;计算上述第三对应关系中上述栅极偏置电压的偏导数以及上述漏极偏置电压的偏导数,得到上述第一对应关系,计算上述第四对应关系中上述栅极偏置电压的偏导数以及上述漏极偏置电压的偏导数,得到上述第二对应关系。通过多组上述第一数据,确定上述栅漏电荷源、上述栅极偏置电压以及上述漏极偏置电压的关系,并通过多组上述第二数据,确定上述漏源电荷源、上述栅极偏置电压以及上述漏极偏置电压的关系,最后通过对上述第三对应关系以及上述第四对应关系进行偏导数处理,分别得到上述第一对应关系以及上述第二对应关系,使得后续可以根据上述第一对应关系以及上述第二对应关系,确定任意偏置电压下的电容值,保证了可以较为简单的通过多组原始的数据得到上述对应关系,进一步保证了上述晶体管中非线性电容的去嵌准确性较高。
46.当然,还可以根据多组上述第三数据,确定第五对应关系,上述第五对应关系用于表征栅源电荷源、上述栅极偏置电压以及上述漏极偏置电压的关系,再通过计算上述第五对应关系中上述栅极偏置电压的偏导数以及上述漏极偏置电压的偏导数,得到上述栅极偏置电压、上述漏极偏置电压以及对应的栅源电容之间的关系,
47.具体地,以测试容值为参考数据,参考业内通用度比较高的射频功率管器件本征非线性电容的经验公式,可以通过预定算法软件的优化拟合算法,得到电容对应的电荷源的公式q
gs
(v
gs
,v
ds)
,q
gd
(v
gs
,v
ds
)和q
ds
(v
gs
,v
ds)
,其中,q
gs
为上述栅源电荷源,q
gd
为上述栅漏电荷源,q
ds
为上述漏源电荷源,v
gs
为上述栅极偏置电压,v
ds
为漏极偏置电压,在去嵌算法中通过对v
gs
和v
ds
求偏导数,得到对应v
gs
和v
ds
的c
gs
,c
gd
和c
ds
,经验公式与测试数据的拟合程度决定了未知工作点电容的准确度,当然,也可以通过具有同类功能的方式得到上述的对应关系。
48.根据本技术的又一种具体实施例,上述预定算法软件包括matlab。
49.为了进一步保证上述晶体管中非线性电容的去嵌准确性较高,根据本技术的一种具体实施例,根据多组上述第一数据,确定第一对应关系,根据多组上述第二数据,确定第二对应关系,包括:对多组上述第一数据进行神经网络训练学习,形成上述第一对应关系对应的第一模型,得到上述第一对应关系;对多组上述第二数据进行神经网络训练学习,形成上述第二对应关系对应的第二模型,得到上述第二对应关系。通过对多组上述第一数据以及多组上述第二数据进行神经网络训练学习,分别得到上述第一模型以及上述第二模型,使得可以通过对原始数据进行训练学习,得到上述第一对应关系以及上述第二对应关系,使得后续可以根据上述第一对应关系以及上述第二对应关系,确定任意偏置电压下的电容
值,进一步保证了上述晶体管中非线性电容的去嵌准确性较高。
50.当然,也可以对多组上述第三数据进行神经网络训练学习,形成第三模型,得到上述栅极偏置电压、上述漏极偏置电压以及对应的栅源电容之间的关系。
51.另外,将多组上述第一数据、多组上述第三数据以及多组上述第二数据,送到神经网络工具中进行训练,得到电容与v
gs
和v
ds
的对应关系f
ann
(v
gs
,v
ds
),神经网络的优化算法理论上可以得到非常高的准确度。
52.具体地,上述第一模型、上述第二模型以及上述第三模型可以是同一个模型,也可以是三个模型,具体根据实际情况确定。
53.一种具体的实施例中,在获得多组上述第三数据、多组上述第一数据以及多组上述第二数据的基础上,还需要通过某些方法对非线性本征电容进行计算,尽可能得到与任意工作栅极电压和漏极电压组合相对应的本征电容的容值,而本技术通过三种方法,即制作表格、形成电荷源的公式以及神经网络训练学习等三种方式,确定上述第一对应关系以及上述第二对应关系,保证了可以通过多种方式得到上述对应关系,实现了多种本征非线性电容的提取方法。
54.根据本技术的另一种具体实施例,如图2所示,上述晶体管包括输入寄生模块10、输出寄生模块20、衬底寄生模块30以及本征器件模块40,上述输入寄生模块10的输入端为上述晶体管的栅极,上述输出寄生模块20的输入端为上述晶体管的漏极,上述衬底寄生模块30的输出端为上述晶体管的源极,且上述衬底寄生模块30的输出端接地,上述输入寄生模块10的输出端、上述输出寄生模块20的输出端以及上述衬底寄生模块30的输入端分别与上述本征器件模块40连接,在至少根据上述第一对应关系以及上述第二对应关系,确定上述晶体管的目标去嵌电压以及目标去嵌电流之前,上述方法还包括:获取晶体管的第一散射参数以及第二散射参数,上述第一散射参数用于表征上述晶体管在关断状态下的散射参数,上述第二散射参数用于表征上述晶体管在开启状态下的散射参数;根据上述第一散射参数以及上述第二散射参数,确定上述晶体管的第一电感值、第一电容值、第一电阻值、第二电感值、第二电容值、第二电阻值、第三电阻值以及第三电感值,上述第一电感值、上述第一电阻值以及上述第一电容值用于表征上述输入寄生模块的参数,上述第二电感值、上述第二电阻值以及上述第二电容值用于表征上述输出寄生模块的参数,上述第三电感值以及上述第三电阻值用于表征上述衬底寄生模块的参数。通过获取上述第一散射参数以及上述第二散射参数,使得可以得到上述晶体管在上述关断状态以及上述开启状态下的散射参数,并根据上述第一散射参数以及上述第二散射参数,确定上述第一电感值、上述第一电容值、上述第一电阻值、上述第二电感值、上述第二电容值、上述第二电阻值、上述第三电阻值以及上述第三电感值,使得可以通过上述第一散射参数以及上述第二散射参数,确定上述输入寄生模块、上述输出寄生模块以及上述衬底寄生模块的参数,保证了后续可以根据上述输入寄生模块、上述输出寄生模块以及上述衬底寄生模块的参数,确定上述目标去嵌电压以及上述目标去嵌电流,进一步保证了上述晶体管中非线性电容的去嵌准确性较高。
55.具体地,通过获取上述晶体管在关断状态和开启状态两种状态的散射参数的测量结果,可以计算得到上述第一电感值、上述第一电容值、上述第二电感值、上述第二电容值以及上述第三电感值,且得到的电容值以及电感值等为固定值。
56.为了进一步保证上述晶体管中非线性电容的去嵌准确性较高,根据本技术的又一
种具体实施例,至少根据上述第一对应关系以及上述第二对应关系,确定上述晶体管的目标去嵌电压以及目标去嵌电流,包括:至少根据上述第一电容值,确定上述输入寄生模块的第一输出电流,且至少根据上述第一电感值、上述第一电阻值以及上述第一输出电流,确定上述输入寄生模块的第一输出电压;至少根据上述第二电容值,确定上述输出寄生模块的第二输出电流,且至少根据上述第二电感值、上述第二电阻值以及上述第二输出电流,确定上述输出寄生模块的第二输出电压;至少根据上述第一对应关系、上述第二对应关系、上述第一输出电流、上述第一输出电压、上述第二输出电流、上述第二输出电压、上述第三电阻值以及上述第三电感值,确定上述晶体管的上述目标去嵌电压以及上述目标去嵌电流。至少根据上述第一电容值、上述第一电感值、上述第一电阻值以及上述第一输出电流,确定上述输入寄生模块的上述第一输出电流以及上述第一输出电压,再至少根据上述第二电容值、上述第二电感值、上述第二电阻值以及上述第二输出电流,确定上述输出寄生模块的上述第二输出电压以及上述第二输出电流,保证了可以得到较为准确的第一输出电压、上述第二输出电压、上述第一输出电流以及上述第二输出电流,从而保证了至少根据上述第一对应关系、上述第二对应关系、上述第一输出电流、上述第一输出电压、上述第二输出电流、上述第二输出电压、上述第三电阻值以及上述第三电感值,确定的上述目标去嵌电压以及上述目标去嵌电流的准确性较高,进一步保证了上述晶体管中非线性电容的去嵌准确性较高。
57.根据本技术的一种具体实施例,至少根据上述第一电容值,确定上述输入寄生模块的第一输出电流,且至少根据上述第一电感值、上述第一电阻值以及上述第一输出电流,确定上述输入寄生模块的第一输出电压,包括:获取上述输入寄生模块的第一外部输入电流以及第一外部输入电压;根据上述第一外部输入电流、上述第一电容值以及上述第一外部输入电压,确定上述第一输出电流为其中,i1
ext
(t)为上述第一外部输入电流,c
pg
为上述第一电容值,v1
ext
(t)为上述第一外部输入电压;根据上述第一电感值、上述第一电阻值、上述第一输出电流以及上述第一外部输入电压,确定上述第一输出电压为其中,lg为上述第一电感值,rg为上述第一电阻值。通过获取上述输入寄生模块的上述第一外部输入电流以及上述第一外部输入电压,再根据上述第一外部输入电流、上述第一电容值以及上述第一外部输入电压,确定上述第一输出电流,保证了上述第一输出电流的准确性较高,并根据上述第一电感值、上述第一电阻值、上述第一输出电流以及上述第一外部输入电压,确定上述第一输出电压,保证了上述第一输出电压的的准确性较高,进一步保证了上述晶体管中非线性电容的去嵌准确性较高。
58.根据本技术的另一种具体实施例,至少根据上述第二电容值,确定上述输出寄生模块的第二输出电流,且至少根据上述第二电感值、上述第二电阻值以及上述第二输出电流,确定上述输出寄生模块的第二输出电压,包括:获取上述输出寄生模块的第二外部输入电流以及第二外部输入电压;根据上述第二外部输入电流、上述第二电容值以及上述第二外部输入电压,确定上述第二输出电流其中,i2
ext
(t)为上述第二外部输入电流,c
pd
为上述第二电容值,v2
ext
(t)为上述第二外部输入电压;根据上
述第二电感值、上述第二电阻值、上述第二输出电流以及上述第二外部输入电压,确定上述第二输出电压为其中,ld为上述第二电感值,rd为上述第二电阻值。通过获取上述输出寄生模块的上述第二外部输入电流以及上述第二外部输入电压,再根据上述第二外部输入电流、上述第二电容值以及上述第二外部输入电压,确定上述第二输出电流,保证了上述第二输出电流的准确性较高,并根据上述第二电感值、上述第二电阻值、上述第二输出电流以及上述第二外部输入电压,确定上述第二输出电压,保证了上述第二输出电压的的准确性较高,进一步保证了上述晶体管中非线性电容的去嵌准确性较高。
59.具体地,通过网络分析仪中矢量接收机测试到的入射方向和反射方向的功率波,结合使用梳状谱发生器对基波和各次谐波间相位的校准,就可以得到上述晶体管对应负载下的输入端和输出端的时域电压信号和电流信号,即得到上述第一外部输入电流i1
ext
(t)、上述第一外部输入电压v1
ext
(t)、上述第二外部输入电流i2
ext
(t)以及上述第二外部输入电压v2
ext
(t),输入端的电压波形和电流波形结合在一起即可得到一个信号周期内的动态负载线。
60.根据本技术的又一种具体实施例,至少根据上述第一对应关系、上述第二对应关系、上述第一输出电流、上述第一输出电压、上述第二输出电流、上述第二输出电压、上述第三电阻值以及上述第三电感值,确定上述晶体管的上述目标去嵌电压以及上述目标去嵌电流,包括:根据上述第二输出电压、上述第三电感值、上述第三电阻值、上述第二输出电流以及上述第一输出电流,确定上述目标去嵌电压为其中,v2
int
(t)为上述第二输出电压,ls为上述第三电感值,i1
int
(t)为上述第一输出电流,rs为上述第三电阻值,is(t)=i1
int
(t) i2
int
(t),i1
int
(t)为上述第一输出电流,i2
int
(t)为上述第二输出电流;根据上述第一输出电压、上述第三电感值、上述第三电阻值、上述第二输出电流以及上述第一输出电流,确定栅源去嵌电压为其中,v1
int
(t)为上述第一输出电压,上述栅源去嵌电压为上述晶体管的上述栅极与上述源极之间的去嵌电压;至少根据上述第一对应关系、上述第二对应关系、上述目标去嵌电压、上述栅源去嵌电压、上述第二输出电流,确定上述晶体管的上述目标去嵌电流。通过上述第二输出电压、上述第三电感值、上述第三电阻值以及上述第一输出电流,确定上述目标去嵌电压,保证了上述目标去嵌电压的准确性较高,再通过上述第一输出电压、上述第三电感值、上述第三电阻值以及上述第一输出电流,确定上述栅源去嵌电压,保证了上述栅源去嵌电压的准确性较高,最后至少根据上述第一对应关系、上述第二对应关系、上述目标去嵌电压、上述栅源去嵌电压、上述第二输出电流,确定上述晶体管的上述目标去嵌电流,保证了上述目标去嵌电流的准确性较高,进一步保证了上述晶体管中非线性电容的去嵌准确性较高。
61.根据本技术的一种具体实施例,至少根据上述第一对应关系、上述第二对应关系、上述目标去嵌电压、上述栅源去嵌电压、上述第二输出电流,确定上述晶体管的上述目标去嵌电流,包括:根据上述第一对应关系,确定上述栅漏电容,且根据上述第二对应关系,确定上述漏源电容;获取上述本征器件模块的第一关系式以及第二关系式,上述第一关系式为
上述第二关系式为其中,v
′
(t)为上述本征器件模块中部分模块的电压,i
cgd
(t)为上述本征器件中部分模块的电流,c
gd
(t)为上述栅漏电容;根据上述第一关系式以及上述第二关系式,计算得出i
cgd
(t);根据上述目标去嵌电压、上述栅源去嵌电压、上述第二输出电流,确定上述目标去嵌电流为压、上述栅源去嵌电压、上述第二输出电流,确定上述目标去嵌电流为其中,i2
int
(t)为上述第二输出电流,v
ds
(t)为上述目标去嵌电压,c
ds
(t)为上述漏源电容,r0为上述本征器件模块中的电阻。通过上述第一对应关系,确定上述栅漏电容,并通过上述第二对应关系,确定上述漏源电容,保证了可以得到较为准确的上述栅漏电容以及上述漏源电容,且均为关于时间的值,避免了现有技术中的使用固定值导致去嵌准确性低的问题,再通过获取上述第一关系式以及上述第二关系式,使得可以根据上述第一关系式以及上述第二关系式算出i
cgd
(t),再通过上述目标去嵌电压、上述栅源去嵌电压、上述第二输出电流,确定上述目标去嵌电流,保证了上述目标去嵌电流的准确性较高,进一步保证了上述晶体管中非线性电容的去嵌准确性较高。
62.一种具体的实施例中,如图2所示,上述晶体管的完整模型分为有源区域的上述本征器件模块40、栅极金属引线代表的上述输入寄生模块10,漏极金属引线代表的上述输出寄生模块20以及源极接地的上述衬底寄生模块30。如图3以及图4所示,首先通过对上述输入寄生模块10和上述输出寄生模块20的去嵌,得到上述第一输出电流为入寄生模块10和上述输出寄生模块20的去嵌,得到上述第一输出电流为上述第一输出电压为上述第二输出电流以及上述第二输出电压为以及上述第二输出电压为图3为上述输入寄生模块的通用电路图,图4为上述输出寄生模块的通用电路图,如图3以及图4所示,上述晶体管引出到顶层金属所经过的金属过孔以及金属走线等效为寄生电感和寄生电阻,分别为lg和rg,ld和rd,上述晶体管的栅极和漏极焊盘位置顶层金属的对地寄生电容为c
pg
和c
pd
,从而得到上述去嵌公式,即得到上述第一输出电流、上述第一输出电压、上述第二输出电流以及上述第二输出电压。
63.另外,如图5所示,图5为上述衬底寄生模块30的电路图,上述晶体管中上述衬底寄生模块主要等效为图5的串联的寄生电感ls和寄生电阻rs,去嵌上述衬底寄生模块30主要目的是由上述晶体管内部的上述第一输出电压v1
int
(t)和上述第二输出电压v2
int
(t)得到本征器件两端的上述栅源去嵌电压v
gs
(t)和上述目标去嵌电压v
ds
(t),且is(t)=i1
int
(t) i2
int
(t)。另外,如图6所示,图6为上述本征器件模块40的电路图,从负载线上得到一个周期内的所经历的时间点信息t,从上述第一外部输入电压v1
ext
(t)和上述第二外部输入电压v2
ext
(t)随时间的变化关系,确定对应该负载线的上述本征电容随时间的变化关系c
gs
(t),c
gd
(t)和c
ds
(t),上述目标去嵌电流i
ds
(t)需要上述第二输出电流i2
int
(t)基础上减去c
ds
、r0和c
gd
三个支路的电流,其中为了计算i
cgd
(t),需要设置一个中间变量v
′
(t),最终上述目标去嵌电流i
ds
(t)和上述目标去嵌电压v
ds
(t)组成上述晶体管内部的动态负载线。
64.具体地,本技术的上述非线性电容的容值是由射频电压摆动的幅度而确定的,即是随时间而变化的,所以对非线性电容的去嵌必须在时域中进行,主要通过电容两端的电压对时间的导数来算通过的电流,以及流过电感的电流对时间的导数来算两端电压来进行
去嵌工作,另外,本技术的上述去嵌过程,还考虑了反馈支路对漏极电流的影响,采用去嵌c
ds
同样的方法,计算了非线性电容c
gd
的分流作用。
65.根据本技术的另一种具体实施例,多组上述第一数据以及多组上述第二数据是通过对上述晶体管进行测量得到的,且多组上述第一数据以及多组上述第二数据是通过改变上述栅极偏置电压和/或上述漏极偏置电压得到的。通过分别改变上述晶体管的上述栅极偏置电压以及上述漏极偏置电压,并进行散射参数测量,使得可以获得所有安全工作状态下的本征电容,保证了可以获得非线性的不同电容值,使得后续根据多组上述第一数据以及多组上述第二数据确定的上述目标去嵌电压以及上述目标去嵌电流的准确性较高,进一步保证了上述晶体管中非线性电容的去嵌准确性较高。
66.具体地,上述的本征电容是随上述晶体管的栅极电压和漏极电压为变量而变化的非线性电容,测量的偏置工作点的数量决定着后续去嵌工作的精确度,因此,为了保证后续的去嵌的准确性较高,可以进行尽量多组不同偏置电压下的散射参数的测量。
67.在本发明的上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
68.从以上的描述中,可以看出,本技术上述的实施例实现了如下技术效果:
69.本技术上述晶体管中非线性电容的去嵌方法中,首先,获取上述晶体管的多组第一数据以及多组第二数据,每组上述第一数据包括栅极偏置电压、漏极偏置电压以及对应的栅漏电容,每组上述第二数据包括上述栅极偏置电压、上述漏极偏置电压以及对应的漏源电容;然后,根据多组上述第一数据,确定第一对应关系,根据多组上述第二数据,确定第二对应关系,其中,上述第一对应关系为上述栅极偏置电压、上述漏极偏置电压以及对应的上述栅漏电容之间的关系,上述第二对应关系为上述栅极偏置电压、上述漏极偏置电压以及对应的上述漏源电容之间的关系;最后,至少根据上述第一对应关系以及上述第二对应关系,确定上述晶体管的目标去嵌电压以及目标去嵌电流,上述目标去嵌电压为上述晶体管的漏极与源极之间的去嵌电压,上述目标去嵌电流为上述晶体管的漏极与源极之间的去嵌电流。相比现有技术中的由于对器件内部的非线性电容做了取固定值的简化处理导致去嵌准确性较差的问题,本技术的上述非线性电容的去嵌方法,通过获取多组上述第一数据以及上述第二数据,并根据多组上述第一数据以及多组上述第二数据,得到上述第一对应关系以及上述第二对应关系,使得可以得到多个不同偏置电压与电容值的对应关系,再至少根据上述第一对应关系以及上述第二对应关系,确定上述晶体管的目标去嵌电压以及目标去嵌电流,保证了上述目标去嵌电压以及上述目标去嵌电流时考虑到多个不同偏置电压下的电容值的关系,使得上述目标去嵌电压以及上述目标去嵌电流考虑了非线性的电容,解决现有技术中的由于对器件内部的非线性电容做了取固定值的简化处理导致去嵌准确性较差的问题,保证了上述晶体管中非线性电容的去嵌准确性较高。
70.以上所述仅为本技术的优选实施例而已,并不用于限制本技术,对于本领域的技术人员来说,本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本技术的保护范围之内。