[發明專利]一種GaN HEMT縮放模型電路拓撲結構

在審

• 申請號: 202011251658.1
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112417804A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 畢磊
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 徐金生

本發明公開了一種GaN HEMT縮放模型電路拓撲結構，其中，晶體管GH1的柵極G、源極S和漏極D，分別與直流電源VG、VS和VD的正極相接；晶體管GH2的柵極G、源極S和漏極D，分別與電感L2的一端、電感L1的一端和電感L3的一端相接；電感L2的另一端，接直流電源Vgs的正極；電感L1的另一端，接直流電源V0的負極；電感L3的另一端，接直流電源Vds的正極；其中，晶體管GH2的源極S和漏極D，還與表基電流源的兩端相接。本發明公開的一種GaN HEMT縮放模型電路拓撲結構，可以解決模型精度和延展性的問題，同時滿足溫度變化特性，從而實現更高的模型精度，滿足電路仿真要求。

技術領域

本發明涉及半導體器件建模技術領域，特別是涉及一種GaN HEMT縮放模型電路拓撲結構。

背景技術

隨著GaN(氮化鎵)研究水平的深入和產品技術的提高，GaN微波功率器件的可靠性得到持續提升，已經從實驗室走向了市場，廣泛應用于民用與國防領域。

對于固定特征尺寸(柵長)工藝，由于晶體管器件的總輸出功率與器件管總柵寬成正比，因此在微波毫米波GaN電路設計時，特別是單片微波集成電路的設計，器件模型的柵指數和單位柵寬標度需要優化選擇，以實現最有的電路性能。因此，大信號可縮放模型的建模方法，對GaN電路的發展具有重要意義。

對于測量基大信號模型，由于目前測量儀器(或配件)的最高頻率、最大電流、阻抗范圍或最大功率等因素的限制，難以對所有所需的器件尺寸(特別是大尺寸器件的在片牽引)完成必要的測試，因此，模型的可縮放性時，是大尺寸器件的一個重要建模手段。

現有的模型有查找表模型、經驗模型等，它們各有優缺點。

其中，查找表模型依據于大量的測試數據，精度高，但是，對測量范圍之外的預測數據，精度較難保證，采用表格的形式，來儲存晶體管的輸入、輸出響應以及參數值與外部偏置電壓的對應關系。查找表模型，其優點是：不需要進行參數提取和等效電路的建立，直觀并且簡便，但是，其缺點在于：這些關系并不連續，需要進行多項式擬合，而且在超出查找表范圍的晶體管模型的特性，是不能保證準確性的。此外，查找表模型并不能準確預測溫度變化、頻率遷移、不同尺寸器件的縮放關系等晶體管的特性，而隨著新型半導體化合物晶體管的特性變得更為復雜，需要的查找表范圍和數據太過于龐大，不利于仿真。經驗模型參數提取簡單、延展性好。

通常，經驗模型是晶體管的等效電路表現形式。各種電特性測量是一個對晶體管特性參數確定的過程，把晶體管參數映射到網絡元件模擬電氣，進而進行特性分析。等效電路的參數，可以通過不同的測量，如電流-電壓(I-V)、小信號S參數進行參數提取。這個方法，對于小信號模型來說很實用，可以形成一個依賴于偏置的線性晶體管模型。而對大信號等效電路參數，需要使用數學解析式進行擬合，得到一個對大信號模型的方程描述。但是數學公式或函數本身是沒有意義的。

綜上所述，為解決模型延展性問題，實現更高的模型精度，同時滿足溫度變化等特性，達到更準確電路仿真的目的，目前迫切需要開發出一種新的技術。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的技術缺陷，提供一種GaN HEMT縮放模型電路拓撲結構。

為此，本發明提供了一種GaN HEMT縮放模型電路拓撲結構，其包括直流電源VG、直流電源VD、直流電源VS、晶體管GH1、晶體管GH2、電感L1、電感L2、電感L3、直流電源V0、直流電源Vgs和直流電源Vds；

其中，晶體管GH1的柵極G、源極S和漏極D，分別與直流電源VG的正極、直流電源VS的正極和直流電源VD的正極相接；

直流電源VG、直流電源VS和直流電源VD三者的負極，均接地；

其中，晶體管GH2的柵極G、源極S和漏極D，分別與電感L2的一端、電感L1的一端和電感L3的一端相接；