JP2023082459A - Model creation method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、モデル作成方法及びプログラムに関する。 The present disclosure relates to a model creation method and program.
回路設計等のために、トランジスタをモデル化することが行われている。例えば、非特許文献1には、GaN(窒化ガリウム) FET(Field Effect Transistor)のモデルを作成する技術が開示されている。
Transistors are modeled for circuit design and the like. For example, Non-Patent
トランジスタモデルを作成するためには、内蔵電圧とドレイン電流との関係をモデル化する必要があるが、従来技術では、このモデル化が困難な場合がある。 In order to create a transistor model, it is necessary to model the relationship between the built-in voltage and the drain current.
本開示は、トランジスタの内蔵電圧とドレイン電流との関係をモデル化できるモデル作成及びプログラムを提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a model creation and a program capable of modeling the relationship between the built-in voltage and the drain current of a transistor.
本開示のモデル作成方法は、トランジスタの内蔵電圧とドレイン電流との関係を表す電流源モデルを作成するモデル作成方法であって、前記トランジスタのゲート電圧の測定値を表すゲート電圧測定値と、前記トランジスタのドレイン電圧の測定値を表すドレイン電圧測定値と、前記電流源モデルにより計算されたドレイン電流を表すドレイン電流計算値の中間値とを用いて、前記内蔵電圧を計算する内蔵電圧計算ステップと、前記内蔵電圧を用いて、前記電流源モデルによりドレイン電流計算値を計算する電流計算ステップと、前記ドレイン電流計算値と、前記トランジスタのドレイン電流の測定値を表すドレイン電流測定値との誤差を用いて、前記電流源モデルのパラメータを更新する更新ステップと、が含まれ、前記電流源モデルのパラメータが収束するまで、前記電流計算ステップと前記更新ステップとが含まれる第1のループ処理を繰り返すこと、をコンピュータが実行する。 A model creation method of the present disclosure is a model creation method for creating a current source model representing a relationship between a built-in voltage and a drain current of a transistor, comprising: a gate voltage measurement value representing a measured value of the gate voltage of the transistor; a built-in voltage calculation step of calculating the built-in voltage using a measured drain voltage representing the measured drain voltage of the transistor and an intermediate value of the calculated drain current representing the drain current calculated by the current source model; , a current calculation step of calculating a drain current calculated value by the current source model using the built-in voltage; an updating step of updating the parameters of the current source model using the The computer does that.
本開示は、このような特徴的なステップを実行するモデル作成方法として実現することができるだけでなく、斯かる特徴的なステップを実行する処理部を備えるモデル作成装置として実現したり、斯かる特徴的なステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現したりすることができる。また、モデル作成装置の全部又は一部を半導体集積回路として実現したり、モデル作成装置を含むモデル作成システムとして実現したりすることもできる。 The present disclosure can be implemented not only as a model generation method that executes such characteristic steps, but also as a model generation device that includes a processing unit that executes such characteristic steps, or as a model generation device that includes a processing unit that executes such characteristic steps. It can be realized as a program for causing a computer to execute the steps. Moreover, all or part of the model generation device can be realized as a semiconductor integrated circuit, or a model generation system including the model generation device can be realized.
本開示によれば、トランジスタの内蔵電圧とドレイン電流との関係をモデル化できる。 According to the present disclosure, it is possible to model the relationship between the built-in voltage and the drain current of a transistor.
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
[Description of Embodiments of the Present Disclosure]
First, the embodiments of the present disclosure will be listed and described.
〔1〕 本開示の一態様に係るモデル作成方法は、トランジスタの内蔵電圧とドレイン電流との関係を表す電流源モデルを作成するモデル作成方法であって、前記トランジスタのゲート電圧の測定値を表すゲート電圧測定値と、前記トランジスタのドレイン電圧の測定値を表すドレイン電圧測定値と、前記電流源モデルにより計算されたドレイン電流を表すドレイン電流計算値の中間値とを用いて、前記内蔵電圧を計算する内蔵電圧計算ステップと、前記内蔵電圧を用いて、前記電流源モデルによりドレイン電流計算値を計算する電流計算ステップと、前記ドレイン電流計算値と、前記トランジスタのドレイン電流の測定値を表すドレイン電流測定値との誤差を用いて、前記電流源モデルのパラメータを更新する更新ステップと、が含まれ、前記電流源モデルのパラメータが収束するまで、前記電流計算ステップと前記更新ステップとが含まれる第1のループ処理を繰り返すこと、をコンピュータが実行する。 [1] A model creation method according to one aspect of the present disclosure is a model creation method for creating a current source model that represents a relationship between a built-in voltage and a drain current of a transistor, and represents a measured value of a gate voltage of the transistor. Calculating the built-in voltage using a measured gate voltage, a measured drain voltage representing the measured drain voltage of the transistor, and a calculated drain current representing the drain current calculated by the current source model. a current calculation step of calculating a calculated drain current by the current source model using the built-in voltage; and a drain representing the calculated drain current and a measured value of the drain current of the transistor. an updating step of updating the parameters of the current source model using the error from the current measurement, the current calculating step and the updating step until the parameters of the current source model converge. The computer executes repeating the first loop process.
内蔵電圧を計算した上で、電流源モデルのパラメータが収束するまで、ドレイン電流計算値の計算とパラメータ更新とを繰り返す。このため、ドレイン電流計算値の計算とパラメータ更新との繰り返し中には内蔵電圧が変化しない。これにより、電流源モデルのパラメータを収束させることができる。 After calculating the built-in voltage, the calculation of the drain current calculation value and the updating of the parameters are repeated until the parameters of the current source model converge. Therefore, the built-in voltage does not change while the calculation of the drain current calculated value and the update of the parameters are repeated. This allows the parameters of the current source model to converge.
〔2〕 〔1〕において、前記ドレイン電流計算値が収束するまで、前記内蔵電圧計算ステップと前記第1のループ処理とが含まれる第2のループ処理を繰り返すこと、を前記コンピュータが実行する。これにより、ドレイン電圧測定値にフィッティングするように電流源モデルのパラメータを更新することができる。 [2] In [1], the computer repeats a second loop process including the built-in voltage calculation step and the first loop process until the drain current calculated value converges. This allows the parameters of the current source model to be updated to fit the drain voltage measurements.
〔3〕 〔2〕において、前記中間値は、n回目の繰り返しにおける前記第2のループ処理で計算されたドレイン電流計算値と、n-1回目の繰り返しにおける前記第2のループ処理で計算されたドレイン電流計算値との中間の値である。これにより、ドレイン電流計算値の収束が保証される。 [3] In [2], the intermediate value is the drain current calculated value calculated in the second loop processing in the nth iteration and the drain current calculated in the second loop processing in the n−1th iteration. This is an intermediate value between the calculated drain current value and the calculated drain current value. This ensures the convergence of the calculated drain current.
〔4〕 〔1〕~〔3〕において、前記ドレイン電圧測定値と前記ドレイン電流測定値とを用いて、前記ドレイン電流測定値に対する重みを計算する重み計算ステップが含まれ、前記重みを乗じた前記誤差を用いて、前記電流源モデルのパラメータが収束したか否かを判定する。 [4] In [1] to [3], including a weight calculation step of calculating a weight for the drain current measurement value using the drain voltage measurement value and the drain current measurement value, and multiplying the weight by The error is used to determine whether the parameters of the current source model have converged.
〔5〕 〔4〕において、前記重み計算ステップは、前記トランジスタの大信号動作の動作点と、前記ドレイン電圧測定値と、前記ドレイン電流測定値とを用いて、前記大信号モデルの負荷線を計算し、前記負荷線に近いほど前記ドレイン電流測定値の重みが高い値となり、前記負荷線から離れるほど前記ドレイン電流測定値の重みが低い値となるように、前記ドレイン電流測定値に対する重みを計算する。 [5] In [4], the weight calculation step uses the operating point of the large-signal operation of the transistor, the drain voltage measurement value, and the drain current measurement value to calculate the load line of the large-signal model. and weighting the drain current measurements such that the drain current measurements closer to the load line are weighted higher and the drain current measurements further away from the load line are weighted lower. calculate.
〔6〕 本開示の一態様に係るプログラムは、トランジスタの内蔵電圧とドレイン電流との関係を表す電流源モデルを作成するためのコンピュータに、前記トランジスタのゲート電圧の測定値を表すゲート電圧測定値と、前記トランジスタのドレイン電圧の測定値を表すドレイン電圧測定値と、前記電流源モデルにより計算されたドレイン電流を表すドレイン電流計算値の中間値とを用いて、前記内蔵電圧を計算する内蔵電圧計算ステップと、前記内蔵電圧を用いて、前記電流源モデルによりドレイン電流計算値を計算する電流計算ステップと、前記ドレイン電流計算値と、前記トランジスタのドレイン電流の測定値を表すドレイン電流測定値との誤差を用いて、前記電流源モデルのパラメータを更新する更新ステップと、を実行させ、前記電流源モデルのパラメータが収束するまで、前記電流計算ステップと前記更新ステップとが含まれる第1のループ処理を繰り返させる。 [6] A program according to one aspect of the present disclosure stores a gate voltage measurement value representing a measured value of the gate voltage of the transistor in a computer for creating a current source model representing the relationship between the built-in voltage and the drain current of the transistor. and an intermediate value of the measured drain voltage representing the measured drain voltage of the transistor and the calculated drain current representing the drain current calculated by the current source model to calculate the built-in voltage. a current calculation step of calculating a drain current calculated value by the current source model using the built-in voltage; the drain current calculated value; and a drain current measured value representing a measured drain current of the transistor. A first loop including the current calculation step and the update step until the parameters of the current source model converge, and an update step of updating the parameters of the current source model using the error of Repeat the process.
内蔵電圧を計算した上で、電流源モデルのパラメータが収束するまで、ドレイン電流計算値の計算とパラメータ更新とを繰り返す。このため、ドレイン電流計算値の計算とパラメータ更新との繰り返し中には内蔵電圧が変化しない。これにより、電流源モデルのパラメータを収束させることができる。 After calculating the built-in voltage, the calculation of the drain current calculation value and the updating of the parameters are repeated until the parameters of the current source model converge. Therefore, the built-in voltage does not change while the calculation of the drain current calculated value and the update of the parameters are repeated. This allows the parameters of the current source model to converge.
[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の第一の実施形態及び第二の実施形態について詳細に説明するが、本開示はこれらに限定されるものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。
[Details of the embodiment of the present disclosure]
A first embodiment and a second embodiment of the present disclosure will be described in detail below, but the present disclosure is not limited to these. In addition, in this specification and the drawings, substantially the same components may be denoted by the same reference numerals, thereby omitting duplicate descriptions.
本開示の第一の実施形態及び第二の実施形態は、トランジスタモデル(これは、大信号モデルとも呼ばれる。)を作成するために、内蔵電圧とドレイン電流との関係をモデル化するモデル化装置に関する。なお、以下に記載する各実施形態の少なくとも一部が任意に組み合わされてもよい。 The first and second embodiments of the present disclosure are a modeling device that models the relationship between built-in voltage and drain current in order to create a transistor model (also called a large-signal model). Regarding. At least part of each embodiment described below may be combined arbitrarily.
(トランジスタモデル)
トランジスタモデル(トランジスタの大信号モデル)とは、図1に示すような回路をモデル化したものである。図1は、大信号モデルに用いるトランジスタの等価回路を示している。
(transistor model)
A transistor model (large signal model of a transistor) is a model of a circuit as shown in FIG. FIG. 1 shows an equivalent circuit of a transistor used for the large signal model.
図1において、Gはゲート、Dはドレイン、Sはソース、Rは抵抗、Lはインダクタンス、Iは電流、Vは電圧、Cは電気容量を表している。また、R、L、I、V及びCに付与されている添字に関しては、G及びgはゲート、D及びdはドレイン、sはソース、iはイントリジックであることを表している。 In FIG. 1, G is gate, D is drain, S is source, R is resistance, L is inductance, I is current, V is voltage, and C is capacitance. Regarding the subscripts given to R, L, I, V and C, G and g represent gate, D and d represent drain, s represents source, and i represents intrinsic.
内蔵電圧であるVgsi及びVdsiとドレイン電流IDとの関係を精度良くモデル化する必要がある。これは、図1において破線1000で表したように、ドレイン電流IDは、内蔵電圧Vgsi及びVdsiによって決まるためである。
It is necessary to accurately model the relationship between the built-in voltages V gsi and V dsi and the drain current ID . This is because the drain current I D is determined by the built-in voltages V gsi and V dsi , as indicated by the
すなわち、ID=f(Vgsi,Vdsi)となる関数fを精度良く求める必要がある。以下では、この関数fで表されるモデルを電流源モデルと呼ぶことにする。 That is, it is necessary to accurately obtain the function f that satisfies I D =f(V gsi , V dsi ). Hereinafter, the model represented by this function f will be called a current source model.
(電流源モデル作成方法の従来例)
内蔵電圧Vgsi及びVdsiは以下で計算できることが知られている。
(Conventional example of current source model creation method)
It is known that the built-in voltages V gsi and V dsi can be calculated as follows.
Vgsi=VG-ID×Rs
Vdsi=VD-ID×(Rs+Rd)
なお、一般に、Rs、Rs、Rdは既知であるか、又は容易に測定可能である。
V gsi =V G -I D ×R s
V dsi = V D −I D ×(R s +R d )
It should be noted that R s , R s and R d are generally known or readily measurable.
電流源モデル作成方法の従来例では、与えられたVG測定値、VD測定値及びID測定値と上記の計算式とを用いて、ID=f(Vgsi,Vdsi)とVgsi及びVdsiとを計算し、ID測定値との誤差を最小化するように関数fのパラメータ更新を繰り返している。これを模式的に示すと図2のようになる。図2は、電流源モデルの作成方法の従来例の或るn回目の繰り返し回数におけるパラメータ更新を示している。 In a conventional method for creating a current source model, ID = f(V gsi , V dsi ) and V gsi and Vdsi are calculated and iterative parameter updates of the function f to minimize the error with the ID measurements. FIG. 2 schematically shows this. FIG. 2 shows parameter update in a certain n-th iteration number of the conventional example of the current source model creation method.
図2に示すように、従来例では、1つ前の繰り返しで計算された内蔵電圧Vgsi (n)及びVdsi (n)からドレイン電流ID (n)=f(Vgsi (n),Vdsi (n))を計算すると共に、次の繰り返しで用いる内蔵電圧Vgsi (n+1)及びVdsi (n+1)を計算する。また、ID (n)とID測定値との誤差を用いて、この誤差を最小化するように関数fのパラメータを更新する。 As shown in FIG. 2, in the conventional example, the drain current I D ( n ) = f(V gsi ( n) , V dsi (n) ) and the built-in voltages V gsi (n+1) and V dsi (n+1) to be used in the next iteration. Also, the error between I D (n) and the I D measurement is used to update the parameters of the function f to minimize this error.
ここで、内蔵電圧Vgsi (n+1)を計算する際には、VG測定値とドレイン電流ID (n)とを用いて、上記の計算式Vgsi=VG-ID×Rsにより計算する。同様に、Vdsi (n+1)を計算する際には、VD測定値とドレイン電流ID (n)とを用いて、上記の計算式Vdsi=VD-ID×(Rs+Rd)により計算する。このため、従来例では、ドレイン電流ID (n)の値が変化するたびに、内蔵電圧Vgsi (n+1)及びVdsi (n+1)の値も変化することになる。したがって、モデル化の対象となるトランジスタ(例えば、窒化ガリウム高電子移動度トランジスタ(GaN HEMT(High Electron Mobility Transistor))等)によっては関数fのパラメータが収束せずに、モデル化ができなかったり、モデル化のためには手作業でのパラメータ調整が必要であったりする。 Here, when calculating the built-in voltage V gsi (n+1) , using the V G measurement value and the drain current I D (n) , the above formula V gsi =V G −I D ×R s calculate. Similarly, in calculating V dsi (n+1) , the V D measurement and the drain current I D (n) are used to calculate V dsi =V D −I D ×(R s +R d ). Therefore, in the conventional example, the values of the built-in voltages V gsi (n+1) and V dsi (n+1) also change whenever the value of the drain current I D (n) changes. Therefore, depending on the transistor to be modeled (for example, a gallium nitride high electron mobility transistor (GaN HEMT (High Electron Mobility Transistor)), etc.), the parameters of the function f do not converge, making modeling impossible, Manual parameter adjustment may be required for modeling.
(第一の実施形態)
以下では、上記の従来例に対して電流源モデルfを精度良く作成することができるモデル作成装置10について説明する。なお、モデル作成装置10は、例えば、モデル作成装置10を含むモデル作成システムの一要素として構成されていてもよい。
(First embodiment)
A
まず、本実施形態に係るモデル作成装置10のハードウェア構成について、図3を参照しながら説明する。図3に示すように、本実施形態に係るモデル作成装置10は一般的なコンピュータ又はコンピュータシステムのハードウェア構成を備えており、例えば、入力装置101と、表示装置102と、外部I/F103と、通信I/F104と、プロセッサ105と、メモリ装置106とを備えている。また、これらの各ハードウェアは、それぞれがバス107を介して通信可能に接続される。
First, the hardware configuration of the
入力装置101は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、物理ボタン等である。表示装置102は、例えば、ディスプレイ、表示パネル等である。なお、モデル作成装置10は、入力装置101及び表示装置102のうちの少なくとも一方を備えていなくてもよい。
The
外部I/F103は、記録媒体103aとのインタフェースである。モデル作成装置10は、外部I/F103を介して、記録媒体103aの読み取りや書き込み等を行うことができる。記録媒体103aとしては、例えば、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disk)、SDメモリカード(Secure Digital memory card)、USB(Universal Serial Bus)メモリカード等が挙げられる。
The external I/
通信I/F104は、モデル作成装置10を通信ネットワークに接続するためのインタフェースである。プロセッサ105は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等の各種演算装置である。メモリ装置106は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ等の各種記憶装置である。
A communication I/
本実施形態に係るモデル作成装置10は、図3に示すハードウェア構成を備えることにより、後述する電流源モデル作成処理を含む様々な処理を実現することができる。なお、図3に示すハードウェア構成は一例であって、モデル作成装置10は、例えば、複数のプロセッサ105を備えていてもよいし、複数のメモリ装置106を備えていてもよいし、その他の図示しない種々のハードウェア(例えば、CPUやGPU以外の半導体集積回路等)を備えていてもよい。
The
次に、本実施形態に係るモデル作成装置10の機能構成について、図4を参照しながら説明する。図4に示すように、本実施形態に係るモデル作成装置10は、モデル作成処理部201と、記憶部202とを有する。モデル作成処理部201は、例えば、メモリ装置106に記憶された1以上のコンピュータプログラムが、プロセッサ105に実行させる処理により実現される。また、記憶部202は、例えば、HDDやSSD等のメモリ装置106により実現される。なお、モデル作成処理部201を実現する1以上のコンピュータプログラムは、例えば、記録媒体103aに記憶されていてもよいし、通信I/F104を介して所定のサーバ装置等からダウンロードされてもよい。
Next, the functional configuration of the
モデル作成処理部201は、記憶部202に記憶されているVG測定値、VD測定値及びID測定値を用いて、電流源モデルfを作成する。すなわち、モデル作成処理部201は、VG測定値、VD測定値及びID測定値を学習用データとして、電流源モデルfのパラメータを学習する。ここで、モデル作成処理部201には、ドレイン電流IDを計算する電流計算部211と、内蔵電圧Vgsi及びVdsiを計算する内蔵電圧計算部212と、電流源モデルfのパラメータを更新するパラメータ更新部213とが含まれる。なお、電流源モデルを表す関数fとしては、学習対象のパラメータを持つ任意の関数を用いることができる。
The model
記憶部202は、モデル作成装置10に与えられたVG測定値、VD測定値及びID測定値を記憶する。また、記憶部202には、電流源モデルfのパラメータも記憶される。
The
ここで、VG測定値、VD測定値及びID測定値はそれぞれ予め測定されたゲート電圧VGの測定値、ドレイン電圧VDの測定値及びドレイン電流IDの測定値である。以下では、測定時刻を表すインデックスをtとして、t=1,・・・,TにおけるVG測定値VG'(t)、VD測定値VD'(t)及びID測定値ID'(t)がモデル作成装置10に与えられたものとする。このとき、各VG測定値VG'(t)を要素に持つT次元ベクトルをVG'としてVG'=(VG'(1),・・・,VG'(T))と定義する。同様に、各VD測定値VD'(t)を要素に持つT次元ベクトルをVD'として、VD'=(VD'(1),・・・,VD'(T))と定義する。同様に、各ID測定値ID'(t)を要素に持つT次元ベクトルをID'として、ID'=(ID'(1),・・・,ID'(T))と定義する。なお、誤解の無い場合はT次元ベクトルであるVG'、VD'及びID'もそれぞれVG測定値、VD測定値及びID測定値ということがある。
Here, VG measurement, VD measurement, and ID measurement are pre-measured gate voltage VG measurement, drain voltage VD measurement, and drain current ID measurement, respectively. In the following, where t is an index representing the measurement time, V G measured value V G '(t), V D measured value V D '(t) and ID measured value ID at t = 1, ..., T '(t) is given to the
次に、本実施形態に係る電流源モデル作成処理について、図5を参照しながら説明する。この電流源モデル作成処理には、内蔵電圧を固定してパラメータを更新する小ループ(ステップS107~ステップS109のループ)と、二分法によりドレイン電流を変化させて内蔵電圧を計算し直す大ループ(ステップS105~ステップS111のループ)とが含まれる。なお、以下では、電流源モデルfのパラメータは既知の手法等により初期化されているものとする。 Next, the current source model creating process according to this embodiment will be described with reference to FIG. This current source model creation process includes a small loop (loop from step S107 to step S109) for fixing the built-in voltage and updating the parameters, and a large loop for changing the drain current and recalculating the built-in voltage by the bisection method ( loop from step S105 to step S111). In the following, it is assumed that the parameters of the current source model f have been initialized by a known method or the like.
モデル作成処理部201の内蔵電圧計算部212は、記憶部202に記憶されているVG測定値、VD測定値及びID測定値を用いて、内蔵電圧Vgsi及びVdsiを計算する(ステップS101)。具体的には、内蔵電圧計算部212は、以下により内蔵電圧Vgsi及びVdsiを計算する。
The built-in
Vgsi=VG'-RsID'
Vdsi=VD'-(Rs+Rd)ID'
なお、Vgsi及びVdsiはいずれもT次元ベクトルであり、Vgsi=(Vgsi(1),・・・,Vgsi(T))、Vdsi=(Vdsi(1),・・・,Vdsi(T))と表されることに留意されたい。また、Rs及びRdはいずれもスカラーであることにも留意されたい。すなわち、各t=1,・・・,Tに対して、Vgsi(t)=VG'(t)-RsID'(t)、Vdsi(t)=VD'(t)-(Rs+Rd)ID'(t)である。
V gsi =V G '-R s I D '
V dsi =V D '-(R s +R d )I D '
Both V gsi and V dsi are T-dimensional vectors, V gsi =(V gsi (1), . . . , V gsi (T)), V dsi =(V dsi (1), . , V dsi (T)). Also note that both R s and R d are scalars. That is, for each t = 1 , . −(R s +R d )I D ′(t).
モデル作成処理部201のパラメータ更新部213は、大ループを実行する毎に1ずつ増加するインデックスであるnを1に初期化する(ステップS102)。
The
モデル作成処理部201の電流計算部211は、上記のステップS101で計算された内蔵電圧Vgsi及びVdsiを用いて、n=1のときのドレイン電流ID
(1)を計算する(ステップS103)。具体的には、電流計算部211は、ID
(1)=f(Vgsi,Vdsi)によりドレイン電流ID
(1)を計算する。なお、ID
(1)はT次元ベクトルであり、ID
(1)=(ID
(1)(1),・・・,ID
(1)(T))=(f(Vgsi(1),Vdsi(1)),・・・,f(Vgsi(T),Vdsi(T)))と表されることに留意されたい。すなわち、各t=1,・・・,Tに対して、ID
(1)(t)=f(Vgsi(t),Vdsi(t))である。
The
モデル作成処理部201の電流計算部211は、ドレイン電流の中間値が格納される変数ID_middleに対してID
(1)/2を設定する(ステップS104)。具体的には、電流計算部211は、ID_middle=(ID_middle(1),・・・,ID_middle(T))=(ID
(1)(1)/2,・・・,ID
(1)(T)/2)と設定する。
The
モデル作成処理部201のパラメータ更新部213は、nに1を加算する(ステップS105)。
The
モデル作成処理部201の内蔵電圧計算部212は、ID_middleと、VG測定値及びVD測定値とを用いて、内蔵電圧Vgsi及びVdsiを計算する(ステップS106)。具体的には、内蔵電圧計算部212は、以下により内蔵電圧Vgsi及びVdsiを計算する。
The built-in
Vgsi=VG'-RsID_middle
Vdsi=VD'-(Rs+Rd)ID_middle
すなわち、各t=1,・・・,Tに対して、Vgsi(t)=VG'(t)-RsID_middle(t)、Vdsi(t)=VD'(t)-(Rs+Rd)ID_middle(t)とする。
V gsi = V G ′−R s I D_middle
V dsi =V D ′−(R s +R d )I D_middle
That is , for each
モデル作成処理部201の電流計算部211は、上記のステップS106で計算された内蔵電圧Vgsi及びVdsiを用いて、ドレイン電流ID
(n)を計算する(ステップS107)。具体的には、電流計算部211は、ID
(n)=f(Vgsi,Vdsi)によりドレイン電流ID
(n)を計算する。なお、ID
(n)=(ID
(n)(1),・・・,ID
(n)(T))=(f(Vgsi(1),Vdsi(1)),・・・,f(Vgsi(T),Vdsi(T)))と表されることに留意されたい。すなわち、各t=1,・・・,Tに対して、ID
(n)(t)=f(Vgsi(t),Vdsi(t))である。
The
モデル作成処理部201のパラメータ更新部213は、電流源モデルfのパラメータが収束したか否かを判定する(ステップS108)。パラメータ更新部213は、例えば、ID
(n)とID'との誤差が予め決められた所定の閾値th1以下となった場合にパラメータが収束したと判定し、そうでない場合はパラメータが収束していないと判定すればよい。ここで、ID
(n)とID'との誤差(誤差関数)Eとしては様々なものを用いることができるが、例えば、以下に示す平均二乗誤差を用いることが考えられる。
The
上記のステップS108において、電流源モデルfのパラメータが収束していないと判定された場合、モデル作成処理部201のパラメータ更新部213は、ID
(n)とID'との誤差を用いて、その誤差を最小化するように電流源モデルfのパラメータを更新する(ステップS109)。電流源モデルfのパラメータの更新方法としては様々な最適化手法を用いることが可能であるが、例えば、ニュートン法等により電流源モデルfのパラメータを更新することが考えられる。
When it is determined in step S108 that the parameters of the current source model f have not converged, the
なお、上記のステップS109が実行された場合、モデル作成処理部201は、ステップS107に戻る。これにより、内蔵電圧Vgsi及びVdsiが固定された状態で、電流源モデルfのパラメータが収束するまで小ループ(ステップS107~ステップS109)が繰り返し実行される。
Note that when step S109 is executed, the model
一方で、上記のステップS108において、電流源モデルfのパラメータが収束したと判定された場合、モデル作成処理部201のパラメータ更新部213は、ID
(n)が収束したか否かを判定する(ステップS110)。パラメータ更新部213は、例えば、ID
(n)とID
(n-1)との差が予め決められた所定の閾値th2以下となった場合にID
(n)が収束したと判定し、そうでない場合はID
(n)が収束していないと判定すればよい。ここで、ID
(n)とID
(n-1)との差としては様々なものを用いることができるが、例えば、以下に示す平均絶対誤差を用いることが考えられる。
On the other hand, if it is determined in step S108 that the parameters of the current source model f have converged, the
上記のステップS110において、ID
(n)が収束していないと判定された場合、モデル作成処理部201の電流計算部211は、ID_middleに対して(ID
(n)+ID
(n-1))/2を設定する(ステップS111)。すなわち、電流計算部211は、ID
(n)とID
(n-1)との中間値をID_middleに設定する。具体的には、電流計算部211は、ID_middle=(ID_middle(1),・・・,ID_middle(T))=((ID
(n)(1)+ID
(n-1)(1))/2,・・・,(ID
(n)(T)+ID
(n-1)(T))/2)と設定する。なお、二分法に倣ってID_middleにはID
(n)とID
(n-1)との中間値を設定したが、これに限られず、例えば、ID
(n)とID
(n-1)との間を或る所定の比率で按分した値を設定してもよい。
If it is determined in step S110 above that I D (n) has not converged, the
なお、上記のステップS111が実行された場合、モデル作成処理部201は、ステップS105に戻る。これにより、ID_middleを用いて内蔵電圧Vgsi及びVdsiが再計算された上で、小ループが再度実行される。
Note that when step S111 is executed, the model
一方で、上記のステップS110において、ID
(n)が収束したと判定された場合、モデル作成処理部201は、電流源モデル作成処理を終了する。これにより、学習済みのパラメータを持つ電流源モデルfが作成されたことになる。
On the other hand, if it is determined in step S110 that I D (n) has converged, the model
以上のように、本実施形態に係るモデル作成装置10は、内蔵電圧を固定してパラメータを更新する小ループと、二分法によりドレイン電流を変化させて内蔵電圧を計算し直す大ループとが含まれるアルゴリズムにより電流源モデルfを作成する。このアルゴリズムにおいては、小ループ実行中には内蔵電圧が変化せずに固定されているため、電流源モデルfのパラメータが収束せずに発散してしまう事態を防止することができる。
As described above, the
また、大ループでは、二分法(又はそれに類似する方法)によりドレイン電流値ID_middleを計算すると共に、そのドレイン電流値ID_middleを用いて内蔵電圧Vgsi及びVdsiを再計算するため、ID (n)=f(Vgsi,Vdsi)の収束も保証される。例えば、縦軸をID、横軸をVDとしたID-VD平面上に、ID測定値ID'と、電流源モデルfにより計算した計算値ID (n)とを図示すると図6のようになる。図6に示すように、nが増加すると、二分法によりID (n)とID (n-1)の差が小さくなっていくため、ID (n)の収束が保証されると共に、その収束値はID測定値ID'を精度良くフィッティングすることがわかる。 In addition, in the large loop, the drain current value ID_middle is calculated by the bisection method (or a similar method), and the internal voltages V gsi and V dsi are recalculated using the drain current value ID_middle . Convergence of (n) = f(V gsi , V dsi ) is also guaranteed. For example, on an ID- VD plane with ID on the vertical axis and VD on the horizontal axis , the ID measured value ID ' and the calculated value ID (n) calculated by the current source model f are shown. Then, it becomes like FIG. As shown in FIG. 6, as n increases, the bisection method reduces the difference between I D (n) and I D (n−1) , thus ensuring the convergence of I D (n) and It can be seen that the convergence value accurately fits the ID measurement value ID '.
したがって、本実施形態に係るモデル作成装置10によれば、例えば手作業によるパラメータ調整を必要とすることなく、精度の良い電流源モデルfを作成することができる。
Therefore, according to the
(第二の実施形態)
窒化ガリウム高電子移動度トランジスタ(GaN HEMT)では電流コラプスと呼ばれる問題が発生し得る。電流コラプスとは比較的大きなドレイン電圧VD(これをストレスと呼ぶ。)をGaN HEMTに印加した直後に、ドレイン電流及びドレイン電圧を測定するとID-VD平面上のID-VD波形が歪むという現象のことである。ストレスが無い場合のGaN HEMTのID-VD波形と、ストレス印加直後のGaN HEMTのID-VD波形とを図7に示す。図7に示すように、ストレス印加直後では電流コラプスが発生しており、ID-VD波形が歪んでいることがわかる。
(Second embodiment)
A problem called current collapse can occur in gallium nitride high electron mobility transistors (GaN HEMTs). Current collapse is the I D -V D waveform on the I D -V D plane when the drain current and the drain voltage are measured immediately after applying a relatively large drain voltage V D (this is called stress) to the GaN HEMT. It is a phenomenon that the is distorted. FIG. 7 shows the I D -V D waveform of the GaN HEMT without stress and the I D -V D waveform of the GaN HEMT immediately after stress application. As shown in FIG. 7, it can be seen that current collapse occurs immediately after stress application, and the I D -V D waveform is distorted.
GaN HEMTといった電流コラプスが発生し得るトランジスタをモデル化の対象とした場合、電流コラプスの影響によりID-VD波形が歪んでいる場合、関数fのパラメータが収束せずに、モデル化できない(又は、モデル化できても精度が低い)ことがある。このため、従来例では、モデル化のために手作業でのパラメータ調整が必要なことが多かった。一方で、モデル化の際には全ての測定値にフィッティングするような電流源モデルを作成する必要は必ずしも無い場合が多く、或る負荷線上及びその周辺の測定値にフィッティングするような電流源モデルが得られれば回路設計等の目的においては十分なことが多い。 When a transistor such as a GaN HEMT in which current collapse can occur is targeted for modeling, if the I D -V D waveform is distorted due to the influence of the current collapse, the parameters of the function f do not converge and the model cannot be modeled ( Or, even if it can be modeled, the accuracy is low). For this reason, in the conventional examples, it was often necessary to manually adjust the parameters for modeling. On the other hand, in modeling, it is often not necessary to create a current source model that fits all measured values. is often sufficient for purposes such as circuit design.
そこで、以下では、電流コラプスが発生し得るトランジスタをモデル化の対象として、負荷線上及びその周辺の測定値にフィッティングするように重み付けを行うことで、電流源モデルfを精度良く作成することができるモデル作成装置10について説明する。
Therefore, in the following, a current source model f can be created with high accuracy by weighting a transistor in which a current collapse can occur and weighting it so as to fit the measured values on and around the load line. The
なお、本実施形態では、主に、第一の実施形態との相違点について説明し、第一の実施形態と同様の構成要素については、その説明を省略する(つまり、本実施形態で説明していない事項については、第一の実施形態をそのまま適用可能である。)。 In addition, in this embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the same components as in the first embodiment will be omitted (that is, the The first embodiment can be applied as it is to matters not specified.).
まず、本実施形態に係るモデル作成装置10の機能構成について、図8を参照しながら説明する。図8に示すように、本実施形態に係るモデル作成装置10のモデル作成処理部201には、各ID測定値ID'(t)に対する重みωt(ただし、0≦ωt≦100)を計算する重み計算部214が更に含まれる。また、本実施形態に係るパラメータ更新部213は、電流源モデルfのパラメータが収束したか否かを判定するための誤差を計算する際に、重みωtを考慮して誤差を計算する。
First, the functional configuration of the
次に、本実施形態に係る電流源モデル作成処理について、図9を参照しながら説明する。なお、この電流源モデル作成処理のステップS202~ステップS208は第一の実施形態に係る電流源モデル作成処理のステップS101~ステップS107とそれぞれ同様であり、ステップS210~ステップS212はステップS109~ステップS111とそれぞれ同様であるため、それらの説明は省略する。 Next, the current source model creating process according to this embodiment will be described with reference to FIG. Steps S202 to S208 of this current source model creation process are the same as steps S101 to S107 of the current source model creation process according to the first embodiment, respectively, and steps S210 to S212 are the same as steps S109 to S111. are the same as, respectively, the description thereof will be omitted.
モデル作成処理部201の重み計算部214は、VD測定値及びID測定値を用いて、各ID測定値ID'(t)に対する重みωt(ただし、0≦ωt≦100)を計算する(ステップS201)。本ステップの処理の詳細については後述し、以下では、これらの重みωtが計算されたものとして説明を続ける。なお、後述するように、これらの重みωtは負荷線上及びその周辺の領域内の測定値に対しては高い値となり、負荷線から離れた領域内の測定値、動作点に近くかつ低出力又は低効率な領域内の測定値に対しては低い値となる。
The
ステップS208に続いて、モデル作成処理部201のパラメータ更新部213は、電流源モデルfのパラメータが収束したか否かを判定する(ステップS209)。このとき、本実施形態に係るパラメータ更新部213は、ID
(n)とID'との誤差として重みωtを考慮した誤差Eを用いて、例えば、当該誤差Eが予め決められた所定の閾値th3以下となった場合にパラメータが収束したと判定し、そうでない場合はパラメータが収束していないと判定する。ここで、重みωtを考慮した誤差Eとしては、例えば、以下に示す誤差を用いることが考えられる。
Following step S208, the
これにより、ID (n)(t)とID'(t)との差のうち、重みωtの値が低いtに対応する差に関してはパラメータ更新への影響を小さくすることができる。したがって、電流コラプスが発生し得るトランジスタをモデル化の対象とした場合であっても、パラメータが収束せずに発散してしまう事態を防止することができ、負荷線上及びその周辺の測定値に精度良くフィッティングする電流源モデルfを作成することができる。 As a result, among the differences between I D (n) (t) and I D ′(t), the influence of the difference corresponding to t with a low weight ω t on the parameter update can be reduced. Therefore, even when a transistor in which current collapse can occur is modeled, it is possible to prevent the parameter from diverging without convergence, and the accuracy of the measured values on and around the load line can be improved. A well-fitting current source model f can be created.
次に、上記のステップS201における重み計算処理について、図10を参照しながら説明する。 Next, the weight calculation process in step S201 will be described with reference to FIG.
まず、重み計算部214は、与えられた動作点と、VD測定値VD'及びID測定値ID'とを用いて、ID-VD平面上の負荷線を計算する(ステップS301)。ここで、動作点はトランジスタモデルを利用して回路設計等を行う者(例えば、トランジスタの納入を受けて回路を設計・製造する者等)によって決定されるVD及びIDの値である。以下では、動作点をQ0=(ID_set,VD_set)として、負荷線の計算例について、図11を参照しながら説明する。なお、図11の各測定点は、ID測定値ID'(t)とVD測定値VD'(t)とをプロットした点(ID'(t),VD'(t))のことである。
First, the
重み計算部214は、以下のStep1-1~Step1-5により負荷線を計算する。
The
Step1-1:まず、重み計算部214は、θ=arccos(1-ID'/(ID'-ID_set))を計算する。なお、θはT次元ベクトルであり、θ=(θ(1),・・・,θ(T))と表されることに留意されたい。また、ID_setはスカラーであることにも留意されたい。すなわち、各t=1,・・・,Tに対して、θ(t)=arccos(1-ID'(t)/(ID'(t)-ID_set))である。
Step 1-1: First, the
Step1-2:次に、重み計算部214は、以下の出力パワーPout又は効率Effを計算する。
Step 1-2: Next, the
Pout=(ID'-ID_set)×(VD_set-VD')×(θ-sinθ×cosθ)/2π
Eff=0.5×(1-VD'/VD_set)×(θ-sinθ×cosθ)/sinθ
なお、Pout又はEffはいずれもT次元ベクトルであり、Pout=(Pout(1),・・・,Pout(T))、Eff=(Eff(1),・・・,Eff(T))と表されることに留意されたい。すなわち、各t=1,・・・,Tに対して、Pout(t)=(ID'(t)-ID_set)×(VD_set-VD'(t))×(θ(t)-sinθ(t)×cosθ(t))/2π、Eff(t)=0.5×(1-VD'(t)/VD_set)×(θ(t)-sinθ(t)×cosθ(t))/sinθ(t)である。
P out =( ID' - ID_set )*( VD_set - VD ')*(θ-sin θ*cos θ)/2π
Eff=0.5×(1−V D ′/V D_set )×(θ−sin θ×cos θ)/sin θ
Both P out and Eff are T-dimensional vectors, P out =(P out (1), ..., P out (T)), Eff = (Eff (1), ..., Eff ( Note that it is denoted as T)). That is, for each t = 1 , . )−sin θ(t)×cos θ(t))/2π, Eff(t)=0.5×(1−V D ′(t)/V D_set )×(θ(t)−sin θ(t)×cos θ (t))/sin θ(t).
Step1-3:次に、重み計算部214は、上記のStep1-2で出力パワーPoutを計算した場合は、Poutの要素のうちその値が最大の要素に対応する測定点を計算する。すなわち、tmax=argmax(Pout(t))とした場合、(ID'(tmax),VD'(tmax))を計算する。なお、この測定点(ID'(tmax),VD'(tmax))は出力整合点とも呼ばれる。
Step 1-3: Next, when the output power P out is calculated in Step 1-2 above, the
一方で、重み計算部214は、上記のStep1-2で効率Effを計算した場合は、Effの要素のうちその値が最大の要素に対応する測定点を計算する。すなわち、tmax=argmax(Eff(t))とした場合、(ID'(tmax),VD'(tmax))を計算する。なお、この測定点(ID'(tmax),VD'(tmax))は効率整合点とも呼ばれる。
On the other hand, when the efficiency Eff is calculated in Step 1-2 above, the
以下では、出力整合点又は効率整合点をQ1=(ID'(tmax),VD'(tmax))とする。なお、出力整合点又は効率整合点のいずれを計算するかは、例えば、トランジスタモデルを利用して回路設計等を行う者によって予め決定される。 In the following, let the output matching point or the efficiency matching point be Q 1 =(I D '(t max ), V D '(t max )). It should be noted that which of the output matching point and the efficiency matching point is to be calculated is determined in advance by, for example, a circuit designer using a transistor model.
Step1-4:次に、重み計算部214は、以下の点Q2、Q3、Q4及びQ5を計算する。
Step 1-4: Next, the
Q0及びQ1を通る直線と、VD軸(つまり、ID=0の直線)との交点Q2
Q1からVD軸に下ろした垂線と、VD軸との交点Q3
Q0からVD軸に下ろした垂線と、VD軸との交点Q4
Q3とQ4との間の距離をHとして、VD軸上の点で、Q4から距離Hの位置にあり、かつ、Q3とは異なる点Q5
なお、上記の点Q5はオフ側最大動作点とも呼ばれる。
Intersection point Q 2 of a straight line passing through Q 0 and Q 1 and the V D axis (that is, a straight line of I D =0)
A perpendicular drawn from Q1 to the VD axis and the intersection point Q3 with the VD axis
A perpendicular drawn from Q0 to the VD axis and the intersection point Q4 with the VD axis
Assuming that the distance between Q3 and Q4 is H, a point Q5 on the VD axis located at a distance H from Q4 and different from Q3
Note that the above point Q5 is also called the off-side maximum operating point.
Step1-5:そして、重み計算部214は、Q1、Q0及びQ2を通る線分と、Q2及びQ5を通る線分とで構成される線(図11に示す例の場合は折れ線)を負荷線とする。なお、Q1、Q0及びQ2を通る線分はIDの値が0以上であるため、オン状態負荷線とも呼ばれる。一方で、Q2及びQ5を通る線分はIDの値が常に0であるため、オフ状態負荷線とも呼ばれる。
Step 1-5: Then, the
ステップS301に続いて、重み計算部214は、各測定点(ID'(t),VD'(t))に対する重みωtを計算し、その重みωtをID測定値ID'(t)の重みとする(ステップS302)。ここで、重み計算部214は、ID-VD平面上に領域を定義した上で、各測定点が属する領域と負荷線までの距離とに応じてその測定点の重みを計算する。
Following step S301, the
まず、ID-VD平面上における領域定義について、図12を参照しながら説明する。重み計算部214は、以下のStep2-1~Step2-7によりID-VD平面上に領域を定義する。ここで、以下では、ID-VD平面において、すべての測定点{(ID'(t),VD'(t))|t=1,・・・,T}を含む最小の領域をWとする。例えば、すべての測定点{(ID'(t),VD'(t))|t=1,・・・,T}が含まれ、かつ、面積が最小となる領域が領域Wに該当する。なお、出力整合点又は効率整合点は領域Wの境界上の点であることに留意されたい。
First, definition of regions on the I D -V D plane will be described with reference to FIG. The
Step2-1:重み計算部214は、オン状態負荷線と平行な直線であって、かつ、ID-VD平面の原点Oを通る直線a1を計算する。
Step 2-1: The
Step2-2:重み計算部214は、オン状態負荷線と平行な直線であって、かつ、直線a1とオン状態負荷線との中間を通る直線a2を計算する。言い換えれば、重み計算部214は、オン状態負荷線と平行な直線であって、かつ、オン状態負荷線から直線a1に下ろした垂線の中点を通る直線a2を計算する。
Step 2-2: The
Step2-3:重み計算部214は、ID軸と平行な直線であって、かつ、動作点Q0を通る直線a3を計算する。
Step 2-3: The
Step2-4:重み計算部214は、VD軸と平行な直線であって、かつ、動作点Q0を通る直線a4を計算する。
Step 2-4: The
Step2-5:重み計算部214は、VD軸と平行な直線であって、かつ、直線a4とVD軸との中間を通る直線a5を計算する。言い換えれば、重み計算部214は、VD軸と平行な直線であって、かつ、直線a4からVD軸に下ろした垂線の中点を通る直線a5を計算する。
Step 2-5: The
Step2-6:重み計算部214は、ID軸と平行な直線であって、かつ、Q2を通る直線a6を計算する。
Step 2-6: The
Step2-7:重み計算部214は、以下により領域W1、W2、W3及びW4を定義する。
Step 2-7: The
領域Wの境界と、直線a2と、VD軸と、直線a3と、負荷線とで囲まれる領域をW1
領域Wの境界と、負荷線と、直線a3とで囲まれる領域をW2
領域Wの境界と、直線a5と、直線a6と、VD軸とで囲まれる領域をW3
領域Wのうち、領域W1、W2及びW3以外の領域をW4
次に、各測定点(ID'(t),VD'(t))が属する領域と負荷線までの距離とに応じてその測定点(ID'(t),VD'(t))の重みωtを計算する場合について、図13を参照しながら説明する。重み計算部214は、以下のStep3-1~Step3-7により各測定点(ID'(t),VD'(t))の重みωtを計算する。
W1 is the area surrounded by the boundary of the area W, the straight line a2 , the VD axis, the straight line a3 , and the load line.
W2 is the area surrounded by the boundary of area W, the load line, and straight line a3
The area surrounded by the boundary of the area W, the straight lines a5 , the straight lines a6 , and the VD axis is W3
W 4 _ _
Next, according to the area to which each measurement point (I D '(t), V D '(t)) belongs and the distance to the load line, the measurement point (I D '(t), V D '(t ))) will be described with reference to FIG . The
Step3-1:重み計算部214は、オン状態負荷線から直線a2に下ろした垂線の長さを表す距離Δ1を計算する。
Step 3-1: The
Step3-2:重み計算部214は、各測定点(ID'(t),VD'(t))∈W1に対して、当該測定点からオン状態負荷線に下ろした垂線の長さを表すΔ2(t)をそれぞれ計算する。
Step 3-2: For each measurement point (I D '(t), V D '(t))εW 1 , the
Step3-3:重み計算部214は、各測定点(ID'(t),VD'(t))∈W2に対して、当該測定点を通り、かつ、オン状態負荷線から直線a3に下ろした垂線の長さを表す距離Δ3(t)をそれぞれ計算する。
Step 3-3: For each measurement point (I D '(t), V D '(t))εW 2 , the
Step3-4:重み計算部214は、各測定点(ID'(t),VD'(t))∈W2に対して、当該測定点から直線a3に下ろした垂線の長さを表す距離Δ4(t)をそれぞれ計算する。
Step 3-4: The
Step3-5:重み計算部214は、VD軸から直線a5に下ろした垂線の長さを表す距離Δ5を計算する。
Step 3-5: The
Step3-6:重み計算部214は、各測定点(ID'(t),VD'(t))∈W3に対して、当該測定点から直線a5に下ろした垂線の長さを表す距離Δ6(t)をそれぞれ計算する。
Step 3-6: The
Step3-7:重み計算部214は、以下により各測定点(ID'(t),VD'(t))の重みωtを計算する。
Step 3-7: The
・(ID'(t),VD'(t))∈W1である場合
c1(t)=(Δ2(t)/Δ1)×π/2として、ωt=100×cos(c1(t))
・(ID'(t),VD'(t))∈W2である場合
c2(t)=(Δ4(t)/Δ3(t))×π/2として、ωt=100×cos(c2(t))
・(ID'(t),VD'(t))∈W3である場合
c3(t)=(Δ6(t)/Δ5)×π/2として、ωt=100×cos(c3(t))
・(ID'(t),VD'(t))∈W4である場合
ωt=0
これにより、各測定点(ID'(t),VD'(t))∈Wに対してその重みωtが得られる。上記の計算方法では負荷線上及びその周辺の測定値に対して大きな値を持つ重みが得られ、負荷線から離れるに従って重みの値が小さくし、また或る程度以上離れた領域や特定の領域では重みの値を0している。このため、負荷線上及びその周辺の測定値にフィッティングするように電流源モデルfのパラメータを更新することができるようになる。
If (I D '(t), V D '(t))εW 1 then ω t = 100 x cos as c 1 (t) = (Δ 2 (t)/Δ 1 ) x π/2 ( c1 (t))
If (I D '(t) , V D '(t)) εW 2 then ω t = 100×cos(c 2 (t))
If (I D '(t), V D '(t))εW 3 , then ω t = 100 x cos as c 3 (t) = (Δ 6 (t)/Δ 5 ) x π/2 ( c3 (t))
ω t = 0 if (I D '(t), V D '(t)) ∈ W 4
This gives for each measurement point (I D '(t), V D '(t))εW its weight ω t . In the above calculation method, a weight with a large value is obtained for the measured values on and around the load line, and the weight value decreases as the distance from the load line increases. The weight value is set to 0. Therefore, it becomes possible to update the parameters of the current source model f so as to fit the measured values on and around the load line.
以上、本開示の第一の実施形態及び第二の実施形態について詳述したが、本開示はこれら特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。 The first embodiment and the second embodiment of the present disclosure have been described in detail above, but the present disclosure is not limited to these specific embodiments, and within the scope described in the claims, Various modifications and alterations are possible.
10:モデル作成装置
101:入力装置
102:表示装置
103:外部I/F
103a:記録媒体
104:通信I/F
105:プロセッサ
106:メモリ装置
107:バス
201:モデル作成処理部
202:記憶部
211:電流計算部
212:内蔵電圧計算部
213:パラメータ更新部
214:重み計算部
10: model creation device 101: input device 102: display device 103: external I/F
103a: Recording medium 104: Communication I/F
105: Processor 106: Memory Device 107: Bus 201: Model Creation Processing Unit 202: Storage Unit 211: Current Calculation Unit 212: Internal Voltage Calculation Unit 213: Parameter Update Unit 214: Weight Calculation Unit
Claims (6)
前記トランジスタのゲート電圧の測定値を表すゲート電圧測定値と、前記トランジスタのドレイン電圧の測定値を表すドレイン電圧測定値と、前記電流源モデルにより計算されたドレイン電流を表すドレイン電流計算値の中間値とを用いて、前記内蔵電圧を計算する内蔵電圧計算ステップと、
前記内蔵電圧を用いて、前記電流源モデルによりドレイン電流計算値を計算する電流計算ステップと、
前記ドレイン電流計算値と、前記トランジスタのドレイン電流の測定値を表すドレイン電流測定値との誤差を用いて、前記電流源モデルのパラメータを更新する更新ステップと、
が含まれ、
前記電流源モデルのパラメータが収束するまで、前記電流計算ステップと前記更新ステップとが含まれる第1のループ処理を繰り返すこと、をコンピュータが実行するモデル作成方法。 A model creation method for creating a current source model representing a relationship between a built-in voltage and a drain current of a transistor, comprising:
intermediate between a measured gate voltage representing the measured gate voltage of the transistor, a measured drain voltage representing the measured drain voltage of the transistor, and a calculated drain current representing the drain current calculated by the current source model. a built-in voltage calculation step of calculating the built-in voltage using
a current calculation step of calculating a drain current calculated value by the current source model using the built-in voltage;
updating parameters of the current source model using the error between the calculated drain current and a measured drain current representing the measured drain current of the transistor;
includes
A model creation method in which a computer executes repeating a first loop process including the current calculation step and the update step until the parameters of the current source model converge.
n回目の繰り返しにおける前記第2のループ処理で計算されたドレイン電流計算値と、n-1回目の繰り返しにおける前記第2のループ処理で計算されたドレイン電流計算値との中間の値である、請求項2に記載のモデル作成方法。 The intermediate value is
An intermediate value between the drain current calculated value calculated in the second loop process in the n-th iteration and the drain current calculated value calculated in the second loop process in the n-1th iteration, The method of creating a model according to claim 2.
前記重みを乗じた前記誤差を用いて、前記電流源モデルのパラメータが収束したか否かを判定する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のモデル作成方法。 a weight calculation step of calculating a weight for the drain current measurement using the drain voltage measurement and the drain current measurement;
4. The model creation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the error multiplied by the weight is used to determine whether the parameters of the current source model have converged.
前記トランジスタの大信号動作の動作点と、前記ドレイン電圧測定値と、前記ドレイン電流測定値とを用いて、前記大信号モデルの負荷線を計算し、
前記負荷線に近いほど前記ドレイン電流測定値の重みが高い値となり、前記負荷線から離れるほど前記ドレイン電流測定値の重みが低い値となるように、前記ドレイン電流測定値に対する重みを計算する、請求項4に記載のモデル作成方法。 The weight calculation step includes:
calculating a load line for the large-signal model using the operating point for large-signal operation of the transistor, the measured drain voltage, and the measured drain current;
calculating weights for the drain current measurements such that the drain current measurements closer to the load line are weighted higher and the drain current measurements further away from the load line are weighted lower; 5. The model creation method according to claim 4.
前記トランジスタのゲート電圧の測定値を表すゲート電圧測定値と、前記トランジスタのドレイン電圧の測定値を表すドレイン電圧測定値と、前記電流源モデルにより計算されたドレイン電流を表すドレイン電流計算値の中間値とを用いて、前記内蔵電圧を計算する内蔵電圧計算ステップと、
前記内蔵電圧を用いて、前記電流源モデルによりドレイン電流計算値を計算する電流計算ステップと、
前記ドレイン電流計算値と、前記トランジスタのドレイン電流の測定値を表すドレイン電流測定値との誤差を用いて、前記電流源モデルのパラメータを更新する更新ステップと、
を実行させ、
前記電流源モデルのパラメータが収束するまで、前記電流計算ステップと前記更新ステップとが含まれる第1のループ処理を繰り返させる、ためのプログラム。 A computer for creating a current source model that expresses the relationship between the transistor's built-in voltage and drain current,
intermediate between a measured gate voltage representing the measured gate voltage of the transistor, a measured drain voltage representing the measured drain voltage of the transistor, and a calculated drain current representing the drain current calculated by the current source model. a built-in voltage calculation step of calculating the built-in voltage using
a current calculation step of calculating a drain current calculated value by the current source model using the built-in voltage;
updating parameters of the current source model using the error between the calculated drain current and a measured drain current representing the measured drain current of the transistor;
and
A program for repeating a first loop process including the current calculation step and the update step until the parameters of the current source model converge.
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