[發明專利]一種提取晶體管的通用型熱阻和熱容特性的方法

有效

• 申請號: 201811404979.3
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN110008488B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 劉軍;班郁
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學;中國電子科技集團公司信息科學研究院
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06F119/08
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 董世博

1.一種提取晶體管的通用型熱阻和熱容特性的方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

101)建立模型熱導阻抗關系步驟：根據FinFET晶體管模型提出包含寄生參數的FinFET晶體管的小信號模型，并得到導熱阻抗與二端口網絡的參數Y之間的關系式如下：

其中i,j＝1,2，1代表柵極，2代表漏極；Y^*_ij表示熱隔離下的Y參數，I_i是i端口的電流，V_j是j端口的電壓，M_i是溫度系數，表示i端口電流在固定電壓下單位溫度變化下的相對變化量，T＝T_a+T_she表示溫度，T_a表示環境溫度，T_she＝Z_thP_diss表示器件自熱效應導致的溫度變化量，P_diss＝I₁V₁+I₂V₂是耗散功率，Z_th是熱阻抗；當器件處在恒定的環境溫度下時T_a為常數，dT＝Z_thdP_diss，dP_diss＝I₁dV₁+V₁dI₁+I₂dV₂+V₂dI₂，從而帶入得到如下公式：

由于FinFET的柵極電流I₁很小而忽略，因此簡化為如下公式：

而根據FinFET的熱等效模型，有如下公式：

其中，R_th是電阻，C_th是電容，p、k、j、ω為參數；從而根據FinFET的簡化后公式與FinFET的熱等效模型公式結合，可得如下公式：

其中τ_thk＝C_thkR_thk，k_thk＝M₂V₂R_thk；

102)計算熱阻抗值步驟：根據FinFET晶體管模型與步驟101)可知Y^*₁₂和Y^*₂₁可以表示為如下公式：

當頻率大于熱截止頻率f_sh時，FinFET晶體管無自熱效應，則中頻頻段下的Y_ij表示熱隔離下的Y^*_ij用Y_ij__MF表示；根據Y^*₁₂和Y^*₂₁的公式，并用下列公式提取C_gd、跨導g_m和時間常數τ：

C_gd＝Im(-Y_{12_MF})/ω

g_m＝mag(Y_{21_MF}-Y_{12_MF})

τ＝-phase(Y_{21_MF}-Y_{12_MF})/ω

其中Im表示取復數的虛部，mag表示取復數的幅度，phase表示取復數的相位；

將變換形式后得到下式：

其中Y^*₂₁＝-jωC_gd+g_me^-jωτ，τ_thk＝C_thkR_thk＝1/(2πf_thk)，f_thk表示諧振頻率，有p個熱時間常數τ_thk，取p個諧振頻率點f_thk，即可確定τ_thk的值；公式中存在p個未知數k_thk，任意取p個角頻率ω即可得到p個方程，從而求得未知數k_thk，其中取的頻率點為諧振頻率點f_thk，角頻率與頻率的關系為ω＝2πf；最后通過關系式k_thk＝M₂V₂R_thk和τ_thk＝C_thkR_thk得到熱阻R_thk和熱容C_thk的值。