智能家居、移動手機等無線通信設備的市場需求使得射頻集成電路步入了高速發(fā)展的進程。成熟且低成本的CMOS工藝在集成度、截止頻率方面都顯現(xiàn)出了其巨大的應用價值。隨著CMOS工藝節(jié)點不斷減小,其截止頻率不斷增大,器件工作在高頻時呈現(xiàn)出的電磁效應以及諧波反應也更為復雜。在電路設計階段,仿真對于提升集成電路的性能和成功率都有著極為重要的作用。晶體管Spice模型對電路的仿真結果有著直接的影響。因此,準確的器件模型是電路設計的根本。如何獲取準確的高頻器件模型成為了研究的關鍵所在。本文圍繞晶體管的非線性大信號模型進行了一系列的研究工作,旨在于提升晶體管模型的精度。首先,對晶體管的去嵌入方法進行歸納和對比后,本文提出了一種改進的openshort去嵌入等效電路模型。該模型考慮了open去嵌結構中的金屬過孔的損耗和各端口不同層金屬之間的電容耦合效應,考慮了short去嵌結構中的端口耦合效應。測試去嵌入結構后,將模型結果與測試數(shù)據(jù)對比,對比結果表明新型的open-short模型的精度得到了提高。Open的散射參數(shù)的RMSE在0.0145以內,Short模型的RMSE在0.0082以內。其次,考慮到溝道電流磁場效應在晶體管尺寸較大時的不可忽略性,本文提出了一種改進的晶體管小信號等效電路模型。在模型中,用一個串聯(lián)的RL支路來表征溝道電流磁場效應。通過與經典小信號模型進行對比,該模型在0-2GHz頻段內顯著提升了精度。S參數(shù)的均方根誤差在0.063以內。在小信號等效電路的基礎上,本文對大信號非線性模型進行了相關研究和改進。首先建立并改進了非線性電容模型,在小信號模型、電流模型和電容模型的基礎上完成了晶體管的大信號模型。為了驗證大信號模型,制造并測試了晶體管的芯片,結果證明該大信號模型在輸出功率、增益和附加功率效益上都達到了較高精度。輸出功率均方根誤差(RMSE)小于0.233dBm,PAE的RMSE小于0.65%,增益的RMSE小于0.23 dB。
【學位單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN32
【部分圖文】：

經典小信號等效電路模型

N溝道MOSFET三維結構圖

零偏時晶體管能帶圖

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 何光進;葉曉慧;王紅霞;;多信號模型在故障診斷中的應用[J];計算機測量與控制;2009年01期

2 王宏禹,盛志凡;熵譜估計中的信號模型問題[J];大連理工大學學報;1988年03期

3 王宏禹;最大熵譜分析MEM2信號模型的研究[J];電子學報;1989年02期

4 項楚騏;龐永振;;卡爾曼濾波的存在性[J];黑龍江自動化技術與應用;1989年01期

5 宋麗瓊;宋東;李經委;;基于多信號模型的機載設備綜合診斷方法研究[J];計算機測量與控制;2014年04期

6 周平;劉東風;;基于多信號模型的艦船柴油機測試性研究[J];測試技術學報;2011年02期

7 夏新平,汪宜霞;再次發(fā)行信號模型的實證研究[J];決策借鑒;2002年06期

8 尹亞蘭;李登;;基于多信號模型的某短通系統(tǒng)診斷策略設計[J];艦船電子工程;2014年05期

9 劉松風;朱明初;葉曉慧;;基于多信號模型的故障診斷算法研究[J];計算機測量與控制;2009年06期

10 王成剛;周曉東;彭順堂;閻松濤;;一種基于多信號模型的測試性評估方法[J];測控技術;2006年10期

相關會議論文 前10條

1 林志文;李剛;馬俊勇;;基于多信號模型的武器系統(tǒng)綜合診斷設計[A];全國第一屆嵌入式技術聯(lián)合學術會議論文集[C];2006年

2 羅德明;楊擁民;胡政;張士剛;陳穎;;基于多信號模型的測試資源配置技術[A];2008中國儀器儀表與測控技術進展大會論文集（Ⅱ）[C];2008年

3 張士剛;胡政;羅德明;陳穎;羅旭;;基于多信號模型的某慣測組合測試性分析與改進[A];2008中國儀器儀表與測控技術進展大會論文集（Ⅱ）[C];2008年

4 吳顏明;孫玲玲;劉軍;;一個經驗的GaAs HEMT大信號模型[A];2007年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2007年

5 王兵;趙君喜;;一種UWB-TR系統(tǒng)的改進發(fā)送信號模型[A];2006北京地區(qū)高校研究生學術交流會——通信與信息技術會議論文集（上）[C];2006年

6 李俊峰;趙曉冬;郭芳金;王維波;徐躍杭;;基于大信號模型的W頻段功放設計[A];2018年全國微波毫米波會議論文集(下冊)[C];2018年

7 李有達;徐躍杭;;金剛石基GaN HEMT器件準物理基分區(qū)大信號模型研究[A];2019年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2019年

8 姚源;張巍;陶洪琪;徐躍杭;;基于準物理區(qū)域劃分(QPZD)的毫米波GaN HEMT大信號模型研究[A];2019年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2019年

9 聞彰;周建軍;陸海燕;徐銳敏;徐躍杭;;金剛石基GaN微波器件大信號模型研究[A];2017年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2017年

10 曹全君;張義門;張玉明;張甲陽;;4H-SiCMESFET新型大信號模型在ADS中的自定義實現(xiàn)[A];第十六屆全國半導體物理學術會議論文摘要集[C];2007年

相關重要報紙文章 前1條

1 本報記者 戴麗麗;為了衛(wèi)星“心臟”“中國造”[N];石家莊日報;2011年

相關博士學位論文 前7條

1 Mehdi Khan;GaN HEMT大信號模型與高功率放大器驗證[D];中國科學技術大學;2018年

2 劉林盛;場效應晶體管的大信號模型研究[D];電子科技大學;2011年

3 高葉盛;基于信號模型的SAR參數(shù)化成像技術研究[D];上海交通大學;2013年

4 汪昌思;微波毫米波GaN HEMT大信號模型研究[D];電子科技大學;2016年

5 趙媛媛;信號模型中若干參數(shù)估計問題的研究[D];中國科學技術大學;2011年

6 李賢祥;信息不對稱、市場結構和勞工標準移植[D];浙江大學;2015年

7 祖先鋒;軍用自動測試系統(tǒng)及其不確定度評定關鍵技術研究[D];國防科學技術大學;2007年

相關碩士學位論文 前10條

1 王秋平;CMOS晶體管毫米波大信號模型研究[D];電子科技大學;2019年

2 張佳琪;微波GaN HEMT物理基大信號模型參數(shù)提取方法研究[D];電子科技大學;2019年

3 劉云飛;二維指數(shù)信號模型中參數(shù)隨機加權估計的漸近正態(tài)性[D];中國科學技術大學;2010年

4 孔令寬;基于多信號模型的衛(wèi)星故障診斷技術研究[D];國防科學技術大學;2009年

5 雷文韜;基于多信號模型的裝備遠程診斷系統(tǒng)[D];電子科技大學;2012年

6 張海澎;InP HBT器件大信號模型研究[D];西安電子科技大學;2013年

7 張士剛;基于多信號模型的診斷策略優(yōu)化與生成技術研究[D];國防科學技術大學;2008年

8 熊媛媛;基于壓縮感知的大場景凝視成像方法研究[D];西安電子科技大學;2017年

9 賈曉璐;智能電能表動態(tài)誤差測試激勵信號模型的建立及應用研究[D];北京化工大學;2015年

10 周毓龍;基于多信號模型的可測性分析技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

本文編號：2830598