[发明专利]一种GaN HEMT大信号模型参数一体化提取方法

说明书

本发明公开了一种GaNHEMT大信号模型参数一体化提取方法，包括：通过小信号等效电路寄生参数提取方法提取寄生参数值，建立初始种群；剥离初始种群中的寄生参数通过网络分析获得部分本征参数，跨导以及导纳通过含大信号特性的直流IV测试数据获得，得到仿真等效电路S参数数据；根据S参数数据计算个体适应度；根据设定的个体选择、交叉、变异规则对初始种群中的个体进行遗传计算，得到新的遗传个体；判断遗传算法是否满足预设目标，将最优个体对应的元件参数输出为等效电路的最终参数，建立大信号等效电路模型。本发明实现优化算法的自动高效提取，大大缩短计算时间，降低计算成本，提高GaNHEMT器件大信号等效电路建模效率。

技术领域

本发明涉及第三代半导体材料GaN HEMT等效电路建模技术，特别是一种GaN HEMT大信号模型参数一体化提取方法。

背景技术

半导体器件模型在电路设计精度的提高上有着重要影响，且电路结构越复杂、工作频段功率越高，对器件模型的要求也越高，建立准确的半导体器件模型对于提高射频微波/毫米波单片集成电路设计的成功率、缩短电路研发周期是非常重要的。在建立器件经验基等效模型中最重要的，就是选择合适的数值算法准确高效地提取出等效电路中的元件参数。以往提出的传统紧凑模型建模方法都是采用自下而上(bottom-up)的方法，即建立完整的小信号模型后，在小信号模型基础上考虑本征元件非线性来完成整体大信号模型建立。此方法能够准确提取出电路参数，但是需根据测试数据建立小信号模型与大信号模型的反复迭代修正，在提参过程中会多次进行参数优化步骤，大大削弱了提参的高效性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种GaN HEMT大信号模型参数一体化提取方法，能够实现优化算法的自动高效提取，大大缩短计算时间，降低计算成本，提高GaN HEMT器件大信号等效电路建模效率。

实现本发明目的的技术方案为：一种GaN HEMT大信号模型参数一体化提取方法，包括步骤：

步骤1:通过小信号等效电路寄生参数提取方法提取寄生参数值，建立用于遗传算法的初始种群；

步骤2：剥离初始种群中的寄生参数通过网络分析获得本征参数，与漏电流相关项的跨导g_m和导纳G_ds通过含大信号特性的直流IV测试数据获得，得到仿真等效电路S参数数据；

步骤3:根据仿真等效电路S参数数据计算个体的个体适应度；

步骤4:根据设定的个体选择、交叉、变异规则对初始种群中的个体进行遗传计算，得到新的遗传个体；

步骤5:判断遗传算法是否满足预设目标：若不满足终止条件，则以遗传个体更新迭代初始种群进行优化；若满足，则根据遗传个体输出最优个体，并将最优个体对应的元件参数输出为等效电路的最终参数，建立大信号等效电路模型。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

(1)本发明方法将大信号模型与小信号模型进行一体化建模，通过小信号部分元件与大信号部分元件相结合，获取最佳模型参数，避免了以往技术需根据测试数据建立小信号模型与大信号模型的反复迭代修正的问题；且以往方法中，内部本征参数完全依赖外部寄生元件的值获得，在提参过程中往往需要手动调整寄生参数，以获得与频率不相关的本征参数，此方法实现优化算法的自动提取，提高GaN HEMT器件大信号等效电路建模效率，大大缩短计算时间，降低计算成本；

(2)本发明以遗传优化算法为基础，结合截止条件法，可以首先获取优化算法的初值，作为初始种群代入算法迭代，解决了初值选择对遗传算法优化结果的影响问题，且获取的初值具有物理结构支撑，避免了优化最优值不符合实际的情况，克服数值优化法收敛困难和直接提取法的不完整性的缺点。

附图说明

图1为GaN HEMT大信号等效电路拓扑结构图。

图2为夹断状态的低频等效电路拓扑图。