得分支總電容C gsc]、Cgdc]、Cdsci;得到各分支總電容后，為提取每個電容值，根據(jù) 實驗結(jié)果做出如下設(shè)定：C pga= Cpda，Cgdl= 2Cgda，Cgs= Cgd，Cpdl= 3Cpda;將 Cpda和 Cgda作為 掃描變量進行離散采樣掃描，根據(jù)式（1)、（2)、（3)，在掃描過程中即可得到每一組電容C pda 和Cgda對應(yīng)的各電容值Cpgl、 Cpdi、Cgdi、Cpga、Cpja、Cgja、CgJ、C gs、Cjs，
[0081] 步驟1-4 :采用去嵌技術(shù)剝離圖1所示的GaN HEMT 20元件等效電路中的電容Cpga、 Cpda和Cgda，得到的等效電路如圖4所示，其中柵極為端口 1，漏極為端口 2 ;
[0082] 由圖4所示網(wǎng)絡(luò)的Z參數(shù)可推導(dǎo)出提取寄生電感和寄生電阻的關(guān)系式如下：
[0083]
[0084] ⑶
[0085] (9)
[0086]
[0087]
[0088]
[0089] 采用去嵌技術(shù)，將步驟1-1所得的夾斷狀態(tài)下多個離散頻率采樣點的S參數(shù)中電 容Cpga、C pda和C gda的效應(yīng)剔除，得到圖4所示電路模型的離散頻率采樣下的等效測試S參 數(shù)；將所述等效測試S參數(shù)轉(zhuǎn)換為Z參數(shù)，分別構(gòu)建ω Ζη、ω Ζ22、ω Z12關(guān)于ω 2的擬合直線， 提取所述三條擬合直線的斜率值；根據(jù)式（7)、（8)、（9)可知ωΖη、ωΖ 22、ωZ12對應(yīng)的三條 擬合直線的斜率分別為（Lg+Ls)、（L d+Ls)、LS，結(jié)合所提取的擬合直線的斜率值即可求得寄生 電感 Lg、Ls、Ld;
[0090] 步驟1-5 :同理，采用去嵌技術(shù)，將步驟1-2所得的柵極前向偏置狀態(tài)下多個離散 頻率采樣點的S參數(shù)中電容Cpga、C pda和C gda的效應(yīng)剔除，得到圖4所示電路模型的離散頻 率采樣下的柵極前向偏置等效測試S參數(shù)；將所述柵極前向偏置等效測試S參數(shù)轉(zhuǎn)換為 柵極前向偏置Z參數(shù)，分別構(gòu)建ωΖ關(guān)于ω 2的擬合直線，提取所述擬合直線的斜率值；根 據(jù)式（10)、（11)、（12)可知ωΖη、ωΖ 22、ωΖ12對應(yīng)的三條擬合直線的斜率分別為（Rg+Rs)、 (R d+Rs)、Rs，結(jié)合所提取的擬合直線的斜率值即可求得寄生電阻Rg、R s、Rd;
[0091] 步驟1-6 :根據(jù)步驟1-3、1-4、1-5可知，以Cpda和C gda作為掃描變量進行尚散米樣 掃描，則每一組Cpda和C gda均對應(yīng)于一組元件值，所述一組元件值包括根據(jù)當前C pda和C gda 計算所得的電容值cpgl、Cpdl、Cgdl、Cpga、C pda、Cgda、Cgd、Cgs、Cds，寄生電感值L g、Ls、Ld，寄生電阻 值Rg、Rs、R d;計算每一組元件值對應(yīng)的S參數(shù)殘差ε，并從中提取S參數(shù)殘差ε最小的一 組元件值；
[0092] 所述每一組元件值對應(yīng)的S參數(shù)殘差ε的計算公式如下：
[0093]
[0094]
[0095]
[0096] 其中，N為離散頻率點的采樣個數(shù)；Re ( δ Sun)指第η個采樣頻率匕時，處于夾斷 狀態(tài)下帶入當前元件值的GaN HEMT 20元件等效電路的S參數(shù)與該GaN HEMT器件于步驟 1-1所得的在夾斷狀態(tài)下相應(yīng)的S參數(shù)的實部之差，例如Re ( δ S11J為第η個采樣頻率fn 下帶入當前元件值的GaN HEMT 20元件等效電路的S11與該GaN HEMT器件于步驟1-1所得 的在夾斷狀態(tài)下的S11的實部之差；Im( δ S 1]ιη)為第η個采樣頻率時，處于夾斷狀態(tài)下帶入 當前元件值的GaN HEMT 20元件等效電路的S參數(shù)與該GaN HEMT器件于步驟1-1所得的在 夾斷狀態(tài)下的S參數(shù)的虛部之差；若i乒j，則Wlj = max I S ^ I，即Wlj為該GaN HEMT器件于 步驟1-1所得的在夾斷狀態(tài)下的所有S參數(shù)Slj的最大模值；若i = j，則W lj= 1+1 S ^ I，即 Wl j為該GaN HEMT器件于步驟1-1所得的在夾斷狀態(tài)下對應(yīng)的參數(shù)S ^的模值加 I ; M · I 為取二范數(shù)操作；
[0097] 需要說明的是：帶入當前元件值的GaN HEMT 20元件等效電路的S參數(shù)計算過程 中，由于該器件處于夾斷狀態(tài)，故所述GaN HEMT 20元件等效電路的本征電路部分等效為只 包含本征電容Cgd、Cgs、Cds的簡化本征電路；
[0098] 步驟2.寄生參數(shù)優(yōu)化，其流程如圖5所示：
[0099] 步驟2-1 :將步驟1-6所提取的S參數(shù)殘差ε最小的一組元件值作為初值；
[0100] 步驟 2-2 :設(shè) Cpga= a · C pda，Cgdl = b · C gda，Cgs= c · C gd，Cpdl= d · C pda，電容比例 系數(shù)a、b、c、d的初值分別為1、2、1、3 ;
[0101] 步驟2-3 :固定寄生電感Lg、Ls、Ld，寄生電阻Rg、R s、Rd和寄生電容Cpgl、Cpdl、Cgdl、 CPga、Cpda、Cgda、Cgd、C gs、Cds的值，掃描電容比例系數(shù)a、b、c、d，由此獲得多組元件值，從中選 取出S參數(shù)殘差ε最小的一組元件值對應(yīng)的電容比例系數(shù) a、b、c、d，并將該組電容比例系 數(shù)a、b、c、d，作為新的初值；一般情況下，每個參數(shù)的掃描范圍為該參數(shù)當前初值的二分之 一至該參數(shù)當前初值的兩倍；
[0102] 步驟2-4 :固定初值中的寄生電感Lg、Ls、Ld和寄生電阻值Rg、R s、Rd，以及步驟2-3 中得到的電容比例系數(shù)a、b、c、d，掃描Cpda和C gda，其余電容可根據(jù)步驟1-3中的式（1) - (6) 由Cpda和Cgda直接確定，由此獲得多組元件值，從中選取出S參數(shù)殘差ε最小的一組元件值 對應(yīng)的電容值C pgl、Cpdl、Cgdl、Cpga、Cpda、C gda、Cgd、Cgs、Cds，并將這些電容值及相應(yīng)的C pda和C gda 做為相應(yīng)電容的新的初值；一般情況下，每個參數(shù)的掃描范圍為該參數(shù)當前初值的二分之 一至該參數(shù)當前初值的兩倍；
[0103] 步驟2-5 :固定步驟2-4所選取的S參數(shù)殘差ε最小的一組元件值中的寄生電容 值和寄生電阻值，掃描寄生電感Ls、LjP L d，由此獲得多組元件值，從中選取出S參數(shù)殘差 ε最小的一組元件值，并將其對應(yīng)的寄生電感值Ls、LjP L d做為相應(yīng)電感的新的初值；一 般情況下，每個參數(shù)的掃描范圍為該參數(shù)當前初值的二分之一至該參數(shù)當前初值的兩倍；
[0104] 步驟2-6 :采用去嵌技術(shù)，基于圖1所示的GaN HEMT 20元件等效電路及步驟2-4 所提取的元件值中的電容值Cpga、Cpda和C gda，重新提取寄生電阻值：即按步驟1-4至步驟 1-5所述方法，將步驟1-2所得的柵極前向偏置狀態(tài)下多個離散頻率采樣點的S參數(shù)中電容 CPga、Cpda和C gda的效應(yīng)剔除，其中電容C pga、Cpda和C gda的取值為當前最新初值即為步驟2-4 所提取的一組元件值中相應(yīng)電容的值，由此得到圖4所示電路模型的離散頻率采樣下的柵 極前向偏置等效測試S參數(shù)；將所述柵極前向偏置等效測試S參數(shù)轉(zhuǎn)換為柵極前向偏置Z 參數(shù)，分別構(gòu)建ωΖ關(guān)于ω2的擬合直線，提取所述擬合直線的斜率值；根據(jù)式（10)、（11)、 (12)可知ωΖ η、ωΖ22、ωΖ12對應(yīng)的三條擬合直線的斜率分別為（Rg+R s)、（Rd+Rs)、RS，結(jié)合所 提取的擬合直線的斜率值即可求得寄生電阻值R g、Rs、Rd并作為新的初值；
[0105] 至此，步驟2-3至步驟2-6完成了一次迭代過程；
[0106] 步驟2-7 :設(shè)定殘差閾值，重復(fù)執(zhí)行步驟2-3至步驟2-6,直至誤差函數(shù)ε小于殘 差閾值時止，提取當前外層寄生電容Cpgl、C pdl、Cgdl、Cpga、Cpda、Cgda，寄生電感L g、Ld、Ls，寄生電 阻&、&、&的值作為6 &~冊階20元件等效電路中寄生電路相應(yīng)元件的取值；實驗發(fā)現(xiàn)，當 將殘差閾值設(shè)為〇. 1時，可于10次以內(nèi)結(jié)束迭代，即具有很高的效率；
[0107] 步驟3.本征參數(shù)提取：
[0108] 步驟3-1 :用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和探針臺對處于正常工作狀態(tài)的GaN HEMT器件進行 離散頻率下的二端口 S參數(shù)測試采樣：GaN HEMT器件的源極接地，柵極為端口 1，漏極為端 口 2,柵極-源極的掃描電壓范圍為-4V至OV，間隔0. 5V，漏極-源極的掃描電壓范圍為OV 至35V，間隔5V;
[0109] 步驟3-2 :基于圖1所示的GaN HEMT 20元件等效電路，采用去嵌技術(shù)，將步驟3-1 所得的正常工作狀態(tài)下多個離散頻率采樣點的S參數(shù)中寄生電路的效應(yīng)剔除，得到本征電 路模型的離散頻率采樣下的等效測試S參數(shù)；將本步驟所得等效測試S參數(shù)轉(zhuǎn)換為Y參數(shù)；
[0110] 步驟3-3 :本征電路部分共八個參數(shù)需要確定，具體包括本征電容Cgd、CgsXds，本征 電阻LR gd，本征電導(dǎo)Gds，本征電流源Ids= V1Gnie ^的參量Gni及τ ;結(jié)合步驟3-2所得 的本征電路Y參數(shù)的實部和虛部得到以下方程，進而由解析的方式計算出所述八個本征參 數(shù)：
[0111]
[0112]
[0113]
[0114]
[0115]
[0116]
[0117]
[0118]
[0119]
[0120]
[0121] 其中，η = 1，…，Ν，Ν為離散頻率點的采樣數(shù)量，Υη、Υ22、Υ12為步驟3-2所得的Y參 數(shù)，由于本征參數(shù)與頻率無關(guān)，故可按上述公式，在每個偏置點下的每個采樣頻點計算各本 征參數(shù)值，針對每個本征參數(shù)，取所有采樣頻點下的均值為該偏置點下該本征參數(shù)的終值， 由此得到每個偏置點下所有本征參數(shù)的取值。
[0122] 把提取的小信號參數(shù)代入到等效電路中進行S參數(shù)仿真，將仿真得到的S參數(shù)與 實測S參數(shù)進行比較，頻率范圍為IOOMHz到40GHz.圖6所示為仿真與實測S參數(shù)對比（實 線和圓圈分別為仿真和實測數(shù)據(jù)）。
【主權(quán)項】
1. 一種氮化鎵高電子迀移率晶體管小信號模型參數(shù)提取方法，具體包括以下步驟： 步驟1.寄生參數(shù)初值提?。? 本發(fā)明采用GaNHEMT20元件等效電路模型，包括寄生電路和本征電路，所述寄生電路 包括外層寄生電容Cpgl、Cpdl、Cgdl