[发明专利]一种分析HBT器件高频稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分析HBT器件高频稳定性的方法，适用于高频半导体器件与集成电路的 研制领域。

背景技术

由于无线通讯、雷达、电子对抗、遥感遥测、射频识别系统(RFID)、无线传感网(wsn) 等无线应用领域的巨大需求，射频及微波放大器集成电路的市场发展十分迅速。异质结双极 结型晶体管(HBT)因其高频特性好、功率密度大、工作效率高、线性度好、单电源供电等， 成为开发射频及微波放大器的主流技术之一。在研制射频及微波功率放大器电路时，要求HBT 器件具有良好的高频稳定性，一般用K稳定因子参数来表征器件的高频稳定性。K稳定因子 高则器件稳定，不易自激振荡；K稳定因子低则器件不稳定，易发自激振荡。

目前在分析表征异质结双极晶体管高频稳定性时，主要使用测试的S参数计算器件的K 稳定因子。S参数是一组测试的数据，它不是直接由器件小信号物理参数表征的，因此由S 参数计算K稳定因子的方法，只能评价器件高频稳定性的好坏，而无法分析器件的小信号物 理模型参数对器件K稳定因子的影响。作为器件设计者，为了分析改进器件的稳定性，则需 要掌握小信号物理模型参数对器件K稳定因子影响的规律。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供了一种新的理论模型公式，通过该公式及其 方法可以分析小信号物理模型参数对K稳定因子的影响。

一种分析HBT器件高频稳定性的方法，其包括如下步骤：

Step1：选定HBT器件小信号等效电路模型为通用HBT共发射极T型小信号物理等效电路 模型；

Step2：由T型小信号等效电路模型推导HBT器件的Z参数矩阵；

Step3：将HBT器件Z参数矩阵代入通用K稳定因子表达式，对通用K稳定因子表达式进 行近似和简化，略去角频率的高阶项，得到K因子理论模型公式；

Step4：将一个HBT器件对应的小信号模型参数数值代入K因子理论模型公式，获得器件 K稳定因子曲线以及各个小信号物理模型参数对K稳定因子的影响曲线；

Step5：根据各个小信号物理模型参数对K稳定因子的影响曲线，来判断各个小信号物理 模型参数对K稳定因子的影响。

所述Step1中的通用HBT共发射极T型小信号物理等效电路模型中，如图1所示，为基 极寄生电阻r_b与基极B连接，集电极寄生电阻r_c与集电极C连接，发射极寄生电阻r_e与发射 极E连接；集电结结电阻r_bc与集电结结电容C_bC并联，其共同极的一端与r_c连接，另一端 与r_b连接；器件跨导g_m与发射结结电容C_be并联，其共同极的一端与r_e连接，另一端与r_b连 接；α＝α_T0exp(-jωTauc)/(1+jωTaub)，Taub为基极渡越时间，Tauc为 集电极渡越时间，α_T0载流子基区输运系数，ω为角频率，ω＝2πf，π为圆周率，f为 频率。

所述Step2中的Z参数矩阵为：