[发明专利]一种射频功率放大器中晶体管S参数提取方法

说明书

一种射频功率放大器中晶体管S参数提取方法，首次应用微波网络理论，去除射频功率放大器中晶体管外围电路影响，进而获取晶体管的S参数，为晶体管建模提供宝贵的数据，这种方法可以为提取工作在功率放大器中晶体管的可靠性建模提供有效的实验数据。

技术领域

本发明涉及射频晶体管S参数提取领域，尤其涉及一种射频功率放大器中晶体管S参数提取方法。

背景技术

晶体管作为射频电路的核心器件，其可靠性问题得到广泛关注[1]，[2]。研究表明，应力实验是研究晶体管可靠性的重要手段[3]。大多数应力实验是升高晶体管的供电电压以加速晶体管退化的物理效应，如加速热载流子注入效应（HCI）、负偏压温度不稳定效应（NBTI）和与时间相关的击穿效应（TDDB）等，获得退化后晶体管的参数。目前，已有研究人员应用这种应力实验获取退化后晶体管的S参数，并提取其退化后的射频小信号模型[4]。但这种模型参数提取结果不具有指导射频功率放大器设计的功能。原因是：射频输入功率会影响晶体管的性能退化[5]，而已有研究的模型并没有考虑射频功率的影响。除此之外，不同类型的射频功率放大器，其输出电压波形不同，且输出等效电压值极大，如E类射频功率放大器的输出电压大于3.5倍漏极直流供电电压，同样会影响晶体管的性能退化。因此，为了指导射频功率放大器可靠性设计，需要考虑射频信号的影响。

为了解决该问题，需要将晶体管放在功率放大器中，模拟晶体管的实际工作情况。但是，为了得到晶体管的射频模型，必须去除晶体管的外围匹配电路，获得晶体管管脚作为参考面的S参数。

【参考文献】

[1] Xiao E, Yuan J S, Yang H. CMOS RF and DC reliability subject to hotcarrier stress and oxide soft breakdown[J]. IEEE Transactions on Device andMaterials Reliability, 2004, 4(1): 92-98.

[2] Ruzzarin M, Meneghini M, Barbato A, et al. Degradation mechanisms ofGaN HEMTs with p-type gate under forward gate bias overstress[J]. IEEETransactions on Electron Devices, 2018, 65(7): 2778-2783.

[3] Tyaginov S, Jech M, Franco J, et al. Understanding and modeling thetemperature behavior of hot-carrier degradation in SiON nMOSFETs[J]. IEEEElectron Device Letters, 2016, 37(1): 84-87.

[4] Zarate-Rincon F, García-García D, Vega-González V H, et al.Characterization of hot-carrier-induced RF-MOSFET degradation at differentbulk biasing conditions from S-parameters[J]. IEEE Transactions on MicrowaveTheory and Techniques, 2016, 64(1): 125-132.