双极型晶体管参数提取方法及其等效电路

摘要

本发明公开了一种双极型晶体管参数提取方法及其等效电路。该方法先对双极型晶体管进行直流测试和S参数测试，然后应用ADS软件和origin软件进行曲线拟合，得到双极型晶体管的参数。基于双极型晶体管参数提取方法所建立的等效电路包括三个电感、五个电容、六个电阻和本征模块BJT，本征模块BJT包括两个电阻、三个电荷控件、三个电流控件。本发明的方法可用于建立适用于不同情况电路的双极型晶体管等效电路，同时还可用于建立适用于高频电路的双极型晶体管等效电路。基于本发明方法建立的双极型晶体管等效电路能反映双极型晶体管一组工作点的器件特性，可用于不同情况的电路仿真；本发明的等效电路能反映双极型晶体管的高频特性，可用于高频电路仿真。

主权项

一种双极型晶体管参数提取方法，其具体步骤如下：(1)直流测试用半导体分析仪对双极型晶体管进行直流测试，得到共射电流输出曲线和正反向葛潘曲线数据；(2)集电极和发射极开路测试用半导体分析仪对双极型晶体管进行集电极开路和发射极开路测试，得到集电极开路和发射极开路测试数据；(3)开路短路测试3a)用网络分析仪对双极型晶体管开路结构进行S参数测试，得到开路结构的S参数数据；3b)用网络分析仪对双极型晶体管短路结构进行S参数测试，得到短路结构的S参数数据；(4)S参数测试4a)用网络分析仪对双极型晶体管进行一定电压范围内的结电容S参数测试，得到结电容的S参数测试数据；4b)用网络分析仪对双极型晶体管进行一组工作点的S参数测试，得到一组工作点的S参数测试数据；(5)提取电流参数将步骤(1)中得到的正反向葛潘曲线数据导入ADS软件中，用ADS软件中的参数调节功能调节电流参数，拟合正反向葛潘曲线，得到双极型晶体管的电流参数；(6)提取电阻参数6a)将步骤(2)得到的集电极开路测试数据导入origin软件中，用origin软件的曲线拟合功能拟合基极电流和集电极电压关系曲线，得到发射极电阻参数；6b)将步骤(2)得到的发射极开路测试数据导入origin软件中，用origin软件的曲线拟合功能拟合基极电流和发射极电压关系曲线，得到集电极电阻参数；(7)提取焊盘寄生参数7a)将步骤(3)的双极型晶体管开路和短路结构的S参数测试数据导入ADS软件中，用ADS软件中的参数转换功能将S参数转成Y参数，再将Y参数转成Z参数，画出双极型晶体管的开路和短路结构的拓扑图，得到Y参数和Z参数与拓扑结构的中的电阻、电感、电容关系数据；7b)将步骤7a)中获得的关系数据导入origin软件中，用origin软件的绘图功能将数据转为曲线，再用origin软件中的曲线拟合功能拟合该曲线，得到步骤7a)中拓扑结构的电阻、电感和电容参数；(8)去嵌入处理8a)将步骤(3)中获得的双极型晶体管开路和短路结构S参数测试数据和步骤4a)中获得的结电容S参数测试数据分别导入ADS软件中，用ADS软件的S参数处理功能对三组S参数进行处理，得到去嵌入后一定范围内的结电容S参数数据；8b)将步骤(3)中获得的双极型晶体管开路和短路结构S参数测试数据和步骤4b)中获得的一组工作点的S参数测试数据分别导入ADS软件中，用ADS软件的S参数处理功能对三组S参数进行处理，得到去嵌入后的一组工作点的S参数数据；(9)提取电容参数将步骤8a)中去嵌入后的结电容S参数数据的低频部分导入ADS软件中，用ADS软件中的参数转换功能将S参数数据转为结电容参数数据，用ADS软件中的参数调节功能调节结电容参数，拟合结电容电压关系曲线，得到发射结和集电结的结电容参数；(10)拟合传输时间函数将步骤8b)中去嵌入后一组工作点的S参数数据导入ADS软件中，用ADS软件中的参数转换功能将S参数数据转为传输时间函数数据，用ADS软件中的参数调节功能调节传输时间函数参数，拟合传输时间函数；(11)优化参数将步骤(1)中的双极型晶体管共射电流输出曲线数据和步骤8b)中双极型晶体管去嵌入后一组工作点的S参数数据导入ADS软件中，用ADS软件的曲线拟合功能进行曲线拟合，优化等效电路参数。