SiGe HBT小信號建模技術(shù)研究.pdf

1、隨著4G移動通信以及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對高性能器件以及電路的需求也在不斷增長，在人們對新材料的不斷探索以及對新器件的不斷研發(fā)中，采用SiGe工藝的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(HBT)器件以其高集成度、低成本、以及與傳統(tǒng)CMOS工藝相兼容等眾多優(yōu)勢，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)雙極型晶體管(BJT)和Ⅲ-Ⅴ族器件，在單片微波集成電路(MMIC)、衛(wèi)星通訊、手機終端、雷達系統(tǒng)以及第四代移動通信等方面展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。因此SiGeHBT器件相關(guān)技術(shù)的研

2、究已成為人們關(guān)注的熱點，而器件模型在電路設(shè)計以及器件設(shè)計中都具有著重要的意義，因此器件的建模技術(shù)亦成為電路和器件發(fā)展的研究熱點之一。
　　本文重點在于探究一種基于TCAD器件仿真和電路仿真軟件對HBT器件小信號模型進行快速建模的方法，主要研究內(nèi)容如下:
　　首先對SiGe材料的基本特性和生長技術(shù)做了簡單介紹，隨后詳細(xì)闡釋了HBT的基本工作原理并對當(dāng)前主流的HBT大小信號模型進行了拓?fù)浞治龊吞匦詫Ρ?，選擇了常用的π型小信號模型

3、進行建模。并從小信號π型等效電路入手，解釋了各個參數(shù)意義并給出了相應(yīng)計算公式。
　　接下來利用TCAD中的模板SiGe器件，根據(jù)其器件結(jié)構(gòu)尺寸以及摻雜濃度等參數(shù)信息對π型小信號等效電路參數(shù)展開計算，由此確定模型參數(shù)優(yōu)化初值，并給定參數(shù)優(yōu)化區(qū)間。將所得參數(shù)初值帶入小信號π型等效電路，利用電路仿真軟件進行S參數(shù)仿真，并在設(shè)定的參數(shù)優(yōu)化范圍內(nèi)，對模型仿真S參數(shù)曲線以及Tcad測量S參數(shù)曲線進行優(yōu)化迭代擬合，在此過程中，不斷根據(jù)曲線擬合狀

4、況對相應(yīng)的參數(shù)優(yōu)化區(qū)間進行修正。在完成對本征電路模型的參數(shù)提取后，在等效電路中加入非本征電路參數(shù)，并進行仿真優(yōu)化以考察器件寄生參數(shù)對模型精度的影響。
　　基于上述的小信號建模過程，通過分析建模結(jié)果可知，根據(jù)TCAD器件參數(shù)所計算的本征小信號π模型初始參數(shù)值可以較好的確定模型參數(shù)的優(yōu)化范圍。所建模型在優(yōu)化后，S參數(shù)仿真的結(jié)果與TCAD虛擬實驗的測量S參數(shù)曲線可以很好的擬合，在考慮非本征電路參數(shù)以后，重復(fù)上述步驟，其曲線擬合程度變化不