[发明专利]一种GaN HEMT缩放模型电路拓扑结构

说明书

本发明公开了一种GaN HEMT缩放模型电路拓扑结构，其中，晶体管GH1的栅极G、源极S和漏极D，分别与直流电源VG、VS和VD的正极相接；晶体管GH2的栅极G、源极S和漏极D，分别与电感L2的一端、电感L1的一端和电感L3的一端相接；电感L2的另一端，接直流电源Vgs的正极；电感L1的另一端，接直流电源V0的负极；电感L3的另一端，接直流电源Vds的正极；其中，晶体管GH2的源极S和漏极D，还与表基电流源的两端相接。本发明公开的一种GaN HEMT缩放模型电路拓扑结构，可以解决模型精度和延展性的问题，同时满足温度变化特性，从而实现更高的模型精度，满足电路仿真要求。

技术领域

本发明涉及半导体器件建模技术领域，特别是涉及一种GaN HEMT缩放模型电路拓扑结构。

背景技术

随着GaN(氮化镓)研究水平的深入和产品技术的提高，GaN微波功率器件的可靠性得到持续提升，已经从实验室走向了市场，广泛应用于民用与国防领域。

对于固定特征尺寸(栅长)工艺，由于晶体管器件的总输出功率与器件管总栅宽成正比，因此在微波毫米波GaN电路设计时，特别是单片微波集成电路的设计，器件模型的栅指数和单位栅宽标度需要优化选择，以实现最有的电路性能。因此，大信号可缩放模型的建模方法，对GaN电路的发展具有重要意义。

对于测量基大信号模型，由于目前测量仪器(或配件)的最高频率、最大电流、阻抗范围或最大功率等因素的限制，难以对所有所需的器件尺寸(特别是大尺寸器件的在片牵引)完成必要的测试，因此，模型的可缩放性时，是大尺寸器件的一个重要建模手段。

现有的模型有查找表模型、经验模型等，它们各有优缺点。

其中，查找表模型依据于大量的测试数据，精度高，但是，对测量范围之外的预测数据，精度较难保证，采用表格的形式，来储存晶体管的输入、输出响应以及参数值与外部偏置电压的对应关系。查找表模型，其优点是：不需要进行参数提取和等效电路的建立，直观并且简便，但是，其缺点在于：这些关系并不连续，需要进行多项式拟合，而且在超出查找表范围的晶体管模型的特性，是不能保证准确性的。此外，查找表模型并不能准确预测温度变化、频率迁移、不同尺寸器件的缩放关系等晶体管的特性，而随着新型半导体化合物晶体管的特性变得更为复杂，需要的查找表范围和数据太过于庞大，不利于仿真。经验模型参数提取简单、延展性好。

通常，经验模型是晶体管的等效电路表现形式。各种电特性测量是一个对晶体管特性参数确定的过程，把晶体管参数映射到网络元件模拟电气，进而进行特性分析。等效电路的参数，可以通过不同的测量，如电流-电压(I-V)、小信号S参数进行参数提取。这个方法，对于小信号模型来说很实用，可以形成一个依赖于偏置的线性晶体管模型。而对大信号等效电路参数，需要使用数学解析式进行拟合，得到一个对大信号模型的方程描述。但是数学公式或函数本身是没有意义的。

综上所述，为解决模型延展性问题，实现更高的模型精度，同时满足温度变化等特性，达到更准确电路仿真的目的，目前迫切需要开发出一种新的技术。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种GaN HEMT缩放模型电路拓扑结构。

为此，本发明提供了一种GaN HEMT缩放模型电路拓扑结构，其包括直流电源VG、直流电源VD、直流电源VS、晶体管GH1、晶体管GH2、电感L1、电感L2、电感L3、直流电源V0、直流电源Vgs和直流电源Vds；

其中，晶体管GH1的栅极G、源极S和漏极D，分别与直流电源VG的正极、直流电源VS的正极和直流电源VD的正极相接；

直流电源VG、直流电源VS和直流电源VD三者的负极，均接地；

其中，晶体管GH2的栅极G、源极S和漏极D，分别与电感L2的一端、电感L1的一端和电感L3的一端相接；