SiGe HBT小信號(hào)建模技術(shù)研究.pdf

1、隨著4G移動(dòng)通信以及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)高性能器件以及電路的需求也在不斷增長(zhǎng)，在人們對(duì)新材料的不斷探索以及對(duì)新器件的不斷研發(fā)中，采用SiGe工藝的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(HBT)器件以其高集成度、低成本、以及與傳統(tǒng)CMOS工藝相兼容等眾多優(yōu)勢(shì)，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)雙極型晶體管(BJT)和Ⅲ-Ⅴ族器件，在單片微波集成電路(MMIC)、衛(wèi)星通訊、手機(jī)終端、雷達(dá)系統(tǒng)以及第四代移動(dòng)通信等方面展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。因此SiGeHBT器件相關(guān)技術(shù)的研

2、究已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，而器件模型在電路設(shè)計(jì)以及器件設(shè)計(jì)中都具有著重要的意義，因此器件的建模技術(shù)亦成為電路和器件發(fā)展的研究熱點(diǎn)之一。
　　本文重點(diǎn)在于探究一種基于TCAD器件仿真和電路仿真軟件對(duì)HBT器件小信號(hào)模型進(jìn)行快速建模的方法，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先對(duì)SiGe材料的基本特性和生長(zhǎng)技術(shù)做了簡(jiǎn)單介紹，隨后詳細(xì)闡釋了HBT的基本工作原理并對(duì)當(dāng)前主流的HBT大小信號(hào)模型進(jìn)行了拓?fù)浞治龊吞匦詫?duì)比，選擇了常用的π型小信號(hào)模型

3、進(jìn)行建模。并從小信號(hào)π型等效電路入手，解釋了各個(gè)參數(shù)意義并給出了相應(yīng)計(jì)算公式。
　　接下來利用TCAD中的模板SiGe器件，根據(jù)其器件結(jié)構(gòu)尺寸以及摻雜濃度等參數(shù)信息對(duì)π型小信號(hào)等效電路參數(shù)展開計(jì)算，由此確定模型參數(shù)優(yōu)化初值，并給定參數(shù)優(yōu)化區(qū)間。將所得參數(shù)初值帶入小信號(hào)π型等效電路，利用電路仿真軟件進(jìn)行S參數(shù)仿真，并在設(shè)定的參數(shù)優(yōu)化范圍內(nèi)，對(duì)模型仿真S參數(shù)曲線以及Tcad測(cè)量S參數(shù)曲線進(jìn)行優(yōu)化迭代擬合，在此過程中，不斷根據(jù)曲線擬合狀

4、況對(duì)相應(yīng)的參數(shù)優(yōu)化區(qū)間進(jìn)行修正。在完成對(duì)本征電路模型的參數(shù)提取后，在等效電路中加入非本征電路參數(shù)，并進(jìn)行仿真優(yōu)化以考察器件寄生參數(shù)對(duì)模型精度的影響。
　　基于上述的小信號(hào)建模過程，通過分析建模結(jié)果可知，根據(jù)TCAD器件參數(shù)所計(jì)算的本征小信號(hào)π模型初始參數(shù)值可以較好的確定模型參數(shù)的優(yōu)化范圍。所建模型在優(yōu)化后，S參數(shù)仿真的結(jié)果與TCAD虛擬實(shí)驗(yàn)的測(cè)量S參數(shù)曲線可以很好的擬合，在考慮非本征電路參數(shù)以后，重復(fù)上述步驟，其曲線擬合程度變化不