JP4496912B2 - Measurement and evaluation method for field effect transistor - Google Patents
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本発明は、電界効果トランジスタなどのトランジスタの交流動作を表すトランジスタの測定評価装置とその方法に関する。 The present invention relates to a transistor measurement and evaluation apparatus that represents an alternating current operation of a transistor such as a field effect transistor and a method thereof.
MOSFET(Metal Oxide Semiconductor;電界効果トランジスタ)などのトランジスタの交流動作を表すことができる正確なモデルができないことが問題となっており、集積回路などを製造する場合、目標の性能を得ることができないなどの結果を招いている。
多くの場合トランジスタの動作を表す手段として動作点バイアスの等価回路を用いるのが一般的である。たとえばFETでは動作点バイアス下の等価回路パラメータを求める場合、そのゲート、ドレイン、ソースなどの寄生抵抗は、コールドバイアスと呼ばれる条件下の測定値から算出される値が使用されている。
The problem is that an accurate model that can represent the AC operation of a transistor such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor) is not possible, and the target performance cannot be obtained when manufacturing an integrated circuit or the like. Inviting results such as.
In many cases, an equivalent circuit of an operating point bias is generally used as a means for expressing the operation of a transistor. For example, when obtaining an equivalent circuit parameter under an operating point bias in an FET, parasitic resistances such as a gate, a drain, and a source are values calculated from measured values under a condition called cold bias.
図22に従来例のMOSFET等価回路の具体構成例を示す。ここでは、FETパッケージなどの外部の寄生容量、寄生インダクタンスを除いた素子構造に限定した等価回路を示す。
FETの入力端子TGと内部ゲートG0間に抵抗Rgが接続され、内部G0と内部ソースS0間に直列にゲート・ソース間容量Cgsと合わせこみ抵抗Rgsが接続されている。またS0とソース出力端子TS間に寄生ソース抵抗Rsが接続されている。
内部ゲートG0と内部ドレインD0間には直列にゲート・ドレイン間容量Cdgと抵抗Rgdが接続されている。
内部ドレインD0と内部ソースS0間に並列にコンダクタンスgm、ドレイン・ソース抵抗rds、ドレイン・ソース容量Cdsが接続されている。
さらに、内部ドレインD0とFET出力端子TD間に寄生ドレイン抵抗Rdが接続されている。
寄生ソース抵抗Rsと寄生ドレイン抵抗Rdはバイアス依存性の無い抵抗部分であり、RgsとRgdはバイアス依存性があり動作周波数の応じて合わせこむ必要がある。
FIG. 22 shows a specific configuration example of a conventional MOSFET equivalent circuit. Here, an equivalent circuit limited to an element structure excluding external parasitic capacitance and parasitic inductance such as an FET package is shown.
A resistor Rg is connected between the FET input terminal TG and the internal gate G0, and a gate-source capacitor Cgs and a matching resistor Rgs are connected in series between the internal G0 and the internal source S0. The parasitic source resistance R s is connected between S0 and the source output terminal TS.
Between the internal gate G0 and the internal drain D0, a gate-drain capacitance C dg and a resistor R gd are connected in series.
A conductance g m , a drain / source resistance r ds , and a drain / source capacitance C ds are connected in parallel between the
Further, a parasitic drain resistance Rd is connected between the internal drain D0 and the FET output terminal TD.
The parasitic source resistance R s and the parasitic drain resistance R d are resistance parts having no bias dependence, and R gs and R gd are bias dependence and need to be adjusted according to the operating frequency.
また、FETを実際使用するバイアス条件に設定して、たとえばS(Scattering)パラメータを測定しても、動作バイアスが異なるとSパラメータが異なってしまい、このSパラメータから求めた等価回路は使用できなくなる欠点がある。 Further, even when the FET is set to a bias condition that is actually used and, for example, the S (scattering) parameter is measured, the S parameter differs if the operation bias is different, and the equivalent circuit obtained from the S parameter cannot be used. There are drawbacks.
FETの等価回路を求めるため、上述の動作状態におけるパラメータの測定に加えてコールドバイアス法も用いる。このコールバイアス方法は、異なるゲート電圧をFETに加え、その状態において、各素子のパラメータを測定している。たとえば、FETにおいては増幅作用があるためgmの抽出が困難であり、またバイアスを調整してドレイン電圧を0V近傍まで下げてgmを無視できる動作状態に設定し、他のパラメータを抽出している。しかしながら、この方法を用いた各素子のパラメータの定数は誤差が大きい欠点がある。 In order to obtain the equivalent circuit of the FET, the cold bias method is used in addition to the parameter measurement in the above-described operation state. In this call bias method, different gate voltages are applied to the FET, and the parameters of each element are measured in that state. For example, it is difficult to extract g m because of the amplification effect in FET, and the bias voltage is adjusted to lower the drain voltage to near 0V to set the operation state so that g m can be ignored, and other parameters are extracted. ing. However, the constant of the parameter of each element using this method has a drawback that the error is large.
従来法ではドレイン、ソース抵抗などのバイアス依存性が高い抵抗成分に対しても、コールドバイアス条件で得られるバイアスによって変化しない抵抗値を適用する基本的な間違いをしていたため、出来上がった等価回路モデルの動作と実際のFETの動作とは必ずしも一致しなかった。目標となる動作点バイアス以外から得られた等価回路パラメータに使用することも問題であった。 The conventional method has made a basic mistake to apply a resistance value that does not vary with bias obtained under cold bias conditions, even for resistance components with high bias dependency such as drain and source resistance, so the equivalent circuit model that has been completed And the actual FET operation did not necessarily match. It was also a problem to use it for equivalent circuit parameters obtained from other than the target operating point bias.
このように、従来の等価回路モデルの動きと実際のFET動作の不一致を等価回路の安易な複雑化で対応しており、複雑か下回路パラメータ算出のため大掛かりなソフトウェアを使用し、多くの手間と時間をかけている。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的はトランジスタの交流動作を表す正確な等価回路モデルの導出するトランジスタ測定評価装置とその方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a transistor measurement evaluation apparatus and method for deriving an accurate equivalent circuit model representing the AC operation of the transistor.
本発明は、データを記憶する記憶手段と、前記データをプログラムにしたがって演算処理する制御手段により、寄生素子と該寄生素子を除いたコアトランジスタを有するトランジスタの測定評価方法であって、前記制御手段は、前記トランジスタの周波特性を測定し、インピーダンス変換する第1のステップと、前記インピーダンス変換したパラメータから前記寄生抵抗を求める第2のステップと、前記インピーダンスパラメータから前記第2のステップで得られた前記寄生抵抗を減算する第3のステップと、前記第3のステップで得られたインピーダンスパラメータを変換してアドミッタンスパラメータを求め、該アドミッタンスパラメータから他の寄生抵抗を求める第4のステップと、前記インピーダンスパラメータから前記第4のステップで得られた他の寄生抵抗を減算する第5のステップと、前記第5で得られたパラメータを変換する第6のステップと、前記第6のステップで得られたパラメータから前記コアトランジスタの構成素子の値を求める第7のステップとを有する。
The present invention is a method for measuring and evaluating a transistor having a parasitic element and a core transistor excluding the parasitic element by a storage means for storing data and a control means for performing arithmetic processing on the data according to a program, the control means Are obtained in the second step from the first step of measuring the frequency characteristics of the transistor and converting the impedance, the second step of obtaining the parasitic resistance from the impedance-converted parameter, and the impedance parameter. A third step of subtracting the parasitic resistance; a fourth step of obtaining an admittance parameter by converting the impedance parameter obtained in the third step; and obtaining another parasitic resistance from the admittance parameter; and the impedance From the parameters, the fourth step A fifth step of subtracting the other parasitic resistance obtained in
従来の等価回路の解析では、所望のバイアス条件でSパラメータ周波数特性のほかコールドバイアス条件などのSパラメータが必要であったが、今回提示した等価回路においては、所望の動作点でのSパラメータの測定だけでよく、またパラメータを最適化するためのオプティマイザなどの特殊ソフトウェアが不要である。その結果、モデリングに費やす時間と手間がかからない。
また、等価回路の構成が比較的簡単であり、設計者にとって使用しやすくなり、また周波数帯域などの予測が簡単になった。
さらに、等価回路の精度良く実測値と一致するため、高精度な回路設計を短時間に実現することができる。
In the conventional analysis of the equivalent circuit, the S parameter such as the cold bias condition as well as the S parameter frequency characteristic under the desired bias condition is necessary. However, in the equivalent circuit presented this time, the S parameter at the desired operating point is not necessary. Only measurements are required, and no special software such as an optimizer to optimize parameters is required. As a result, the time and effort required for modeling are not required.
In addition, the configuration of the equivalent circuit is relatively simple, making it easy for designers to use and predicting frequency bands and the like.
Furthermore, since the equivalent circuit matches the measured value with high accuracy, highly accurate circuit design can be realized in a short time.
本発明の電界効果トランジスタの等価回路10について図1を用いて説明する。
図1に本発明の実施形態例であるMOSFET等価回路の具体構成例を示す。ここでは、FETパッケージなどの外部の寄生容量、寄生インダクタンスを除いた素子構造に限定した等価回路を示す。
MOSFETの入力端子TGと内部ゲートG0間に等価ゲート抵抗Rgが接続され、内部ゲートと内部G0と内部ソースS0間にゲート・ソース間容量Cgsが接続されている。また内部S0とソース出力端子TS間に等価ソース抵抗Rsが接続されている。
内部ゲートG0と内部ドレイン間D0には直列にゲート・ドレイン間容量Cdgが接続されている。
内部ドレインD0と内部ソースS0間に並列にコンダクタンスgm、ドレイン・ソース抵抗rds、ドレイン・ソース容量Cdsが接続されている。
さらに、内部ドレインD0とFET出力端子TD間に等価ドレイン抵抗Rdが接続されている。
An
FIG. 1 shows a specific configuration example of a MOSFET equivalent circuit according to an embodiment of the present invention. Here, an equivalent circuit limited to an element structure excluding external parasitic capacitance and parasitic inductance such as an FET package is shown.
An equivalent gate resistance Rg is connected between the input terminal TG of the MOSFET and the internal gate G0, and a gate-source capacitance Cgs is connected between the internal gate, the internal G0, and the internal source S0. Further, an equivalent source resistance Rs is connected between the internal S0 and the source output terminal TS.
A gate-drain capacitance Cdg is connected in series between the internal gate G0 and the internal drain D0.
A conductance g m , a drain / source resistance r ds , and a drain / source capacitance C ds are connected in parallel between the
Further, an equivalent drain resistance Rd is connected between the internal drain D0 and the FET output terminal TD.
図1のMOSFETの等価回路をZパラメータとYパラメータを用いると、図2に示す等価回路となる。ここではMOSFETの例について説明するが、これ以外のFETたとえば、JFET,HEMT,SBFETなどであっても良い。
等価ゲート抵抗ZgはRgに、等価ソース抵抗ZsはRsに、等価ドレイン抵抗ZdはRgにそれぞれ対応する。
Yパラメータにおいて、YgsはCgsが、YgdはCgdが、YdsにはCdsとRdsが並列接続されたアドミッタンスが、またYgmにはgmがそれぞれ対応する。
ZインピーダンスのZg,Zs,Zdを除いたYパラメータで構成されるFETのコア部分を図3に示し、ここでは便宜上コア(Core)FETと称することにする。
このように、トータルのFET等価回路はコアFETに抵抗分と誘導分のZg,Zs,Zdを直列に足したものである。
図1,2,3で示したFET等価回路は、図22に示した従来例の等価回路、またそのパラメータ算出方法と類似しているが、構成要素(素子)の値やその扱いが異なる。
とくに、等価ゲート、ソース、ドレイン抵抗は従来例と異なり、直流バイアスに依存しないという仮定を持たないところに大きな特徴がある。
When the Z parameter and the Y parameter are used for the equivalent circuit of the MOSFET of FIG. 1, the equivalent circuit shown in FIG. 2 is obtained. Although an example of a MOSFET will be described here, other FETs such as JFET, HEMT, SBFET, etc. may be used.
The equivalent gate resistance Z g in R g, the equivalent source resistance Z s to R s, the equivalent drain resistance Zd correspond respectively to Rg.
In the Y parameter, Y gs corresponds to C gs , Y gd corresponds to C gd , Y ds corresponds to admittance in which C ds and R ds are connected in parallel, and Y gm corresponds to g m .
The core portion of the FET composed of the Y parameters excluding Z impedance Z g , Z s , and Z d is shown in FIG. 3 and will be referred to as a core (Core) FET for convenience.
Thus, the total FET equivalent circuit is obtained by adding the resistance component and the induction component Z g , Z s , and Z d in series to the core FET.
The FET equivalent circuit shown in FIGS. 1, 2 and 3 is similar to the equivalent circuit of the conventional example shown in FIG. 22 and its parameter calculation method, but the values of components (elements) and their handling are different.
In particular, unlike the conventional example, the equivalent gate, source, and drain resistances have a significant feature in that they do not have an assumption that they do not depend on DC bias.
次に、FETの各構成要素の定数を求めるため、コアFETのYパラメータを求めた後コア以外のZパラメータと組み合わせると良い。
YパラメータとZパラメータの組み合わせ方法は、図4に示してあるように、まずコアFETのYパラメータをZパラメータに変換し、この変換したZパラメータをコアFET以外のZパラメータと回路的に接続(組み合わせ)することである。
図4に示してあるように、具体的な計算はZパラメータ同士の加算に置き換えて行うことができ、Ycoreを逆行列に変換してZパラメータに変換しなければならない。(ここでは、Ycoreの逆行列が成立すると仮定して説明する。)コアFETのYパラメータYcoreをZパラメータ(1/Ycore)に変換し、それをZg,Zs,Zdを組み合わせて、FETトータルのZパラメータを求める。
Next, in order to obtain the constant of each component of the FET, the Y parameter of the core FET is obtained and then combined with the Z parameter other than the core.
As shown in FIG. 4, first, the Y parameter of the core FET is converted into a Z parameter, and the converted Z parameter is connected in circuit with the Z parameter other than the core FET. To combine).
As shown in FIG. 4, a specific calculation can be performed by replacing Z parameters with each other, and Y core must be converted into an inverse matrix and converted into Z parameters. (Here, it is assumed that the inverse matrix of Y core is established.) The Y parameter Ycore of the core FET is converted into a Z parameter (1 / Y core ), and it is combined with Z g , Z s , and Z d . Thus, the Z parameter of the FET total is obtained.
コアFETのZパラメータは、 The Z parameter of the core FET is
トータルFETのZパラメータは、 The Z parameter of the total FET is
FETの等価回路パラメータ算出方法にいて、図2のような複雑な等価回路を図5に示す、CEP,REP,RESの3素子からなる簡単な回路構成を用いて導出する方法を以後述べる。
まず、上述の3素子からなる回路構成とその動作と、幾何学的な方法で回路パラメータを算出する原理について説明する。
図5に示した回路において、回路トータルのインピーダンスZは
In the equivalent circuit parameter calculation method of FET, a method of deriving a complicated equivalent circuit as shown in FIG. 2 using a simple circuit configuration including three elements C EP , R EP , and R ES shown in FIG. State.
First, a description will be given of the circuit configuration including the above-described three elements, the operation thereof, and the principle of calculating circuit parameters by a geometric method.
In the circuit shown in FIG. 5, the total impedance Z of the circuit is
であり、M=1+ω2*CEP 2*REP 2として数3の式を書き直すと(以後記号“*”は乗算を示すこととする)、 When M = 1 + ω 2 * C EP 2 * R EP 2 is rewritten (hereinafter, the symbol “*” indicates multiplication),
と表すことができる。数4の式を複素表面上で座標表示すると、
It can be expressed as. When the equation of
一般的に、数5の式を複素平面上に描くと図6に示すように、周波数を0〜無限大に変化させると、インピーダンスZの軌跡は半円となる。
周波数0(ω=0)また周波数が非常に低いときインピーダンスZは、
Z(ω=0)=RES+REP
となる。
また周波数無限大(ω=∞)あるいは周波数が非常に高いときのインピーダンスZは、
Z(ω=∞)=RES
となる。
またこの半円の中心はRES+REP/2である。
In general, when
When the frequency is 0 (ω = 0) and the frequency is very low, the impedance Z is
Z (ω = 0) = R ES + R EP
It becomes.
The impedance Z when the frequency is infinite (ω = ∞) or the frequency is very high is
Z (ω = ∞) = R ES
It becomes.
The center of this semicircle is R ES + R EP / 2.
したがって、図6のインピーダンスZの軌跡の始点は(RES+REP,0)であり、終点は(RES,0)であるため、この半円の中心は((RES+REP)/2,0)である。
このインピーダンスZの軌跡が円であるは否かを確認するために、図6の破線の軌跡をRES+REP/2だけ原点側にシフトし円の中心をこの複素平面上の原点とし、原点を中心としてインピーダンスZが描く線との距離を求めればよい。
移動後の座標は、
Therefore, since the start point of the locus of impedance Z in FIG. 6 is (R ES + R EP , 0) and the end point is (RES, 0), the center of this semicircle is ((R ES + R EP ) / 2, 0).
In order to confirm whether or not the locus of this impedance Z is a circle, the locus of the broken line in FIG. 6 is shifted to the origin side by R ES + R EP / 2, and the center of the circle is taken as the origin on this complex plane. What is necessary is just to obtain | require the distance with the line which the impedance Z draws centering on.
The coordinates after moving are
本発明の電界効果トランジスタの測定評価方法は、データを記憶する記憶手段と、前記データをプログラムにしたがって演算処理する制御手段により、電界効果トランジスタの等価ソース抵抗、等価ドレイン抵抗及び等価ゲート抵抗と、該等価ソース抵抗、等価ドレイン抵抗及び等価ゲート抵抗を除いたコアトランジスタを有する電界効果トランジスタの測定評価方法であって、前記制御手段を用いて、前記電界効果トランジスタの周波特性を測定し、Sパラメータ(スキャッタリングパラメータ)からZパラメータに変換する第1のステップと、前記Zパラメータの周波数の軌跡から前記等価ソース抵抗と等価ドレイン抵抗を求める第2のステップと、前記Zパラメータの行列から前記第2のステップで得られた前記等価ソース抵抗と等価ドレイン抵抗の行列成分を減算する第3のステップと、
前記第3のステップで得られたZパラメータを変換してアドミッタンスパラメータを求め、該アドミッタンスパラメータから前記等価ゲート抵抗を求める第4のステップと、前記第3のステップで得られたZパラメータの行列から前記等価ゲート抵抗の行列成分を減算する第5のステップと、前記第5のステップで得られたZパラメータをアドミッタンスパラメータに変換する第6のステップと、前記第6のステップで得られたアドミッタンスパラメータから前記コアトランジスタの構成素子の値を求める第7のステップの演算処理を行う。
The field effect transistor measurement and evaluation method of the present invention includes a storage means for storing data, and a control means for calculating and processing the data in accordance with a program, and an equivalent source resistance, equivalent drain resistance and equivalent gate resistance of the field effect transistor , the equivalent source resistance, a measurement and evaluation method of a field effect transistor having a core transistor excluding the equivalent drain resistance and equivalent gate resistance, with said control unit measures the frequency characteristics of the field effect transistor, S parameters A first step of converting from (scattering parameter) to a Z parameter; a second step of obtaining the equivalent source resistance and equivalent drain resistance from the frequency trajectory of the Z parameter ; and the second step from the matrix of the Z parameter. Equivalent to the equivalent source resistance obtained in the step A third step of subtracting the matrix component of the drain resistance ;
An admittance parameter is obtained by converting the Z parameter obtained in the third step, the fourth step of obtaining the equivalent gate resistance from the admittance parameter, and a matrix of Z parameters obtained in the third step. wherein a fifth step of subtracting the matrix elements of the equivalent gate resistance, the sixth step of converting the Z parameter obtained in the fifth step the admittance parameter, said sixth admittance parameters obtained in step Then, the seventh step of calculating the values of the constituent elements of the core transistor is performed .
となる。この数6の式の座標と原点との距離の2乗は以下の式
It becomes. The square of the distance between the coordinates of the
で表される。この式(数7)において、原点からインピーダンスZまでの距離は周波数(ω)に無関係で常に一定であることがわかる。即ち、図5に示したRES,REP,CEPで構成された回路のインピーダンスZの軌跡は複素平面上で円を描き、その半径はREP/2である。 It is represented by In this equation (Formula 7), it can be seen that the distance from the origin to the impedance Z is always constant regardless of the frequency (ω). That is, the locus of impedance Z of the circuit constituted by R ES , R EP , and C EP shown in FIG. 5 draws a circle on the complex plane, and its radius is R EP / 2.
次に、幾何学的な方法で等価回路のパラメータZを算出する原理について説明する。図6上述したようにCEP,REP,RESの3素子から成る回路のインピーダンスZが複素平面上で円を描くことが分かると、最小位相点検法、切片周波数検出法などの幾何学的な方法で等価回路のパラメータを算出することができる。
図7に最小位相点検法によるパラメータの求め方を示す。図7において、複素平面の原点からインピーダンスZへ接線を引き、接線と実軸との角度を求める。この角度をθとすると上述の3要素はそれぞれ、
RES=|Z0|*(1+Sinθ)/Cosθ
REP=−2*|Z0|*Tanθ
CEP=|Z0|/ω0*RES*REP
と求めることができる。
ただし|Z0|,θ,ω0は最小位相点での値とする。
Next, the principle of calculating the parameter Z of the equivalent circuit by a geometric method will be described. 6 As described above, when it is found that the impedance Z of the circuit composed of the three elements C EP , R EP , and R ES draws a circle on the complex plane, geometrical methods such as a minimum phase check method and an intercept frequency detection method are used. The parameters of the equivalent circuit can be calculated by a simple method.
FIG. 7 shows how to obtain parameters by the minimum phase check method. In FIG. 7, a tangent line is drawn from the origin of the complex plane to the impedance Z, and the angle between the tangent line and the real axis is obtained. When this angle is θ, the above three elements are respectively
R ES = | Z 0 | * (1 + Sinθ) / Cosθ
R EP = -2 * | Z 0 | * Tanθ
C EP = | Z 0 | / ω 0 * R ES * R EP
It can be asked.
However, | Z 0 |, θ, and ω 0 are values at the minimum phase point.
切片周波数検出法については、最大レジスタンス(REP+RES)とリアクタンスの最小値XminからインピーダンスZの直径と半径を求め、REPとRESを算出する方法であるがここでは詳細な説明は省略する。 The intercept frequency detection method is a method of calculating the diameter and radius of the impedance Z from the maximum resistance (R EP + R ES ) and the minimum value Xmin of the reactance, and calculating R EP and R ES , but detailed description is omitted here. To do.
これから、上述した3素子構造回路の特性とその素子の算出方法を利用して、図1に示したFETの等価回路のコアFETのパラメータの導出方法について述べる。FETの各パラメータ算出に際しては、予め配線などの誘導成分の除去を行っておく。
数2の式のインピーダンスZのZ22すなわち、入力端開放時の出力インピーダンスZ22は、Rgの入力はオープン状態であるから無視してよく、その結果CgdとCgsが直列接続されるから、この2つの容量を合成して1つの容量として表現できる。また図1において内部ドレインD0と内部ソースS0間のCdsが並列に接続されているから、前述の1つにまとめた容量にこのCdsを加算(合成)してトータルの容量CEPとして表すことができる。
その結果、rdsと並列にCEPが接続され、この両端にRSとRdが接続された等価回路となる。ここでrdsをREP,RSとRdを合わせた抵抗RESとみなすと最終的には図5と同じ回路になる。
これからRS+Rdを求めることができるが、個々のパラメータRS,Rdの値やその他のパラメータを算出することができない。
A method for deriving the parameters of the core FET of the equivalent circuit of the FET shown in FIG. 1 will now be described using the characteristics of the above-described three-element structure circuit and the calculation method of the element. In calculating each parameter of the FET, inductive components such as wiring are removed in advance.
Z 22 of the impedance Z in the equation (2), that is, the output impedance Z 22 when the input terminal is open may be ignored because the input of R g is open, and as a result, C gd and C gs are connected in series. Therefore, these two capacitors can be combined and expressed as one capacitor. Further, in FIG. 1, C ds between the internal drain D0 and the internal source S0 is connected in parallel. Therefore, this C ds is added (combined) to the above-described one capacity and expressed as a total capacity C EP. be able to.
As a result, C EP is connected in parallel with r ds, R S and R d is connected to an equivalent circuit in both ends. Here, when r ds is regarded as R EP , a resistance R ES combining R S and R d , the circuit finally becomes the same as FIG.
From this, R S + R d can be obtained, but the values of the individual parameters R S and R d and other parameters cannot be calculated.
また、切片周波数検出方法を用いると、上述のまとめた等価回路の構成素子について、Rmax(=REP+RES)とリアクタンスの最小値Xminからインピーダンスの円をもとめ、REPとRESを算出でき、
REP=−Xmin/2
RES=Rmax−REP
と求まる。この方法は、最小位相点検出法を適用できない低周波数領域においても有効である。
In addition, when the intercept frequency detection method is used, R EP and R ES can be calculated for the constituent elements of the above-described equivalent circuit by obtaining an impedance circle from Rmax (= R EP + R ES ) and the minimum reactance Xmin. ,
R EP = −Xmin / 2
R ES = Rmax−R EP
It is obtained. This method is also effective in a low frequency region where the minimum phase point detection method cannot be applied.
次に、FETの等価回路の寄生ソース抵抗RSについての導出方法を示す。
上述したインピーダンスZ22は複素平面上で円を描くことが示された。これと類似のインピーダンスZ12も同様に円を描くことが予想される。数2の式から、実部と虚数部に分けて整理すると、
Z12=RS+Ygd/ΔYcore
=RS+jω*Cdg/ΔYcore
=RS+B*Cdg/(ω2*A2+B2)−jω*A*Cdg/(ω2*A2+B2)
となる。
ここでA=Cds*CgS+(CdS+CgS)*Cgd)
B=(Cds+CgS)*gds+Cgd*gm
である。
Z12についてZ22と同様に、円の始点と終点を求めると以下のようになる。
Z12(ω=∞)=RS
Z12(ω=0)=RS+Cgd/B
=RS+Cgd/((Cds+CgS)*gds+Cgd*gm)
このZ12についてのインピーダンス軌跡について示した図を図7に示す。円の半径はIm(Z12)min、円の中心はRs+Re(Z12)max/2である。
Next, a method for deriving the parasitic source resistance R S of the equivalent circuit of the FET will be described.
It has been shown that the impedance Z 22 described above draws a circle on the complex plane. This similar impedance Z 12 is also expected that a circle as well. From the formula of
Z 12 = R S + Y gd / Δ Ycore
= R S + jω * C dg / Δ Ycore
= R S + B * C dg / (ω 2 * A 2 + B 2 ) −jω * A * C dg / (ω 2 * A 2 + B 2 )
It becomes.
Here A = C ds * C gS + (C dS + C gS) * C gd)
B = (C ds + C gS ) * g ds + C gd * gm
It is.
Similar to the Z 22 for Z 12, is as follows determine the start and end points of the circle.
Z 12 (ω = ∞) = R S
Z 12 (ω = 0) = R S + C gd / B
= R S + C gd / ((C ds + C gS ) * g ds + C gd * gm)
It shows a diagram showing the impedance locus of the Z 12 in FIG. The radius of the circle is Im (Z 12 ) min , and the center of the circle is R s + Re (Z 12 ) max / 2.
次に、FET等価回路の等価ドレイン抵抗の求め方について説明する。
Z12と同様に、Z22からZ12を引いたものの軌跡は、半径を
Cgs/2*((Cds+CgS)*gds+Cgd*gm)
とした円を描く。
等価ソース抵抗を求めた場合と同様に、測定やシミュレーションなどからZ22−Z12の最大値Re(Z22−Z12)max、リアクタンスの最小値Im(Z22−Z12)minからインピーダンス円の直径と半径が求まる。
1例として、等価ドレイン抵抗は、
Rd=Re(Z22−Z12)max+2*Im(Z22−Z12)min
から計算できる。また、等価ソース、等価ドレインの各抵抗を求める際は、必要に応じて最小位相検出法などを用いて求めることもできる。
このように、等Z12から等価ソース抵抗を、Z22−Z12から等価ドレイン抵抗を求めたが、これ以外にZ12から等価ソース抵抗をまたZ22から等価ソース抵抗と等価ドレイン抵抗を足したものを求めても良い。
また、等価ソース抵抗と等価ドレイン抵抗を求める際、Z12,Z22−Z12,Z22の軌跡が複素平面上で円を描くことを前提にしたが、これらが円を描かなくてもその軌跡を予想することにより等価ソ−ス抵抗と等価ドレイン抵抗を求めることも可能である。
Next, how to obtain the equivalent drain resistance of the FET equivalent circuit will be described.
Similar to Z 12, locus although minus Z 12 from Z 22 is the radius
C gs / 2 * ((C ds + C gS ) * g ds + C gd * gm)
Draw a circle.
In the same manner as that for determining the equivalent source resistance, measured and the maximum value Re (Z 22 -Z 12) of the simulation and the like Z 22 -Z 12 max, the minimum value Im (Z 22 -Z 12) impedance circle from min reactance The diameter and radius are obtained.
As an example, the equivalent drain resistance is
R d = Re (Z 22 −Z 12 ) max + 2 * Im (Z 22 −Z 12 ) min
Can be calculated from Further, when obtaining the resistances of the equivalent source and the equivalent drain, they can be obtained by using a minimum phase detection method or the like as necessary.
Thus, from an equal Z 12 equivalent source resistance, but was determined the equivalent drain resistance from
Moreover, when obtaining the equivalent source resistance and the equivalent drain resistance, it is assumed that the trajectories of Z 12 , Z 22 -Z 12 , Z 22 draw a circle on the complex plane. It is also possible to obtain the equivalent source resistance and the equivalent drain resistance by predicting the locus.
次に、FET等価回路の等価ゲート抵抗Rgに関する求め方について述べる。
FET等価回路の構成要素の等価ソース抵抗、等価ドレイン抵抗が求まると、図1のrds,gmなどは容易に求めることができる。8つのパラメータのうち4つの値が既知となると、残りの値は市販のソフトウェアーを用いて計算できる。しかし、数1の式のRg,Rd,Rsの3つの抵抗を消去できれば高度なソフトウェアーを用いることなく等価回路のパラメータを算出できる。
数1の式から等価ドレイン抵抗Rd,等価ソース抵抗Rsの2つの抵抗を消去すると、
It will now be described determined direction of the equivalent gate resistance R g of the FET equivalent circuit.
When the equivalent source resistance and equivalent drain resistance of the components of the FET equivalent circuit are obtained, r ds , g m and the like in FIG. 1 can be easily obtained. Once four of the eight parameters are known, the remaining values can be calculated using commercially available software. However, if the three resistors R g , R d , and R s in the equation (1) can be eliminated, the parameters of the equivalent circuit can be calculated without using sophisticated software.
When the two resistances of the equivalent drain resistance R d and the equivalent source resistance R s are eliminated from the equation (1),
となる。
このZ* (FET)の逆行列のY11成分は、
Y11 * (FET)=((Ygs+Ygd)/ΔYcore)/C
ここでC=(((Ygd+Yds)/ΔYcore))+Rg)*(Ygs+Ygd)−(Ygd/ΔYcore)*(Ygd−Ygm)
である。
このY11 * (FET)の逆数をとると、
1/Y11 * (FET)=Rg+1/(Ygs+Ygd)
=Rg+1/jω*(Cgs+Cgd)
となり、数8の式の逆行列のY11成分の逆数の実部は等価ゲート抵抗に相当する。この方法は等価ゲート抵抗が実部にだけ表れるので、その値を特定し易い特徴がある。
ここでY11成分から等価ゲート抵抗を求めたが、他の成分たとえばY12から算出することも可能である。
It becomes.
The Y 11 component of the inverse matrix of Z * (FET) is
Y 11 * (FET) = ((Y gs + Y gd ) / Δ Y core ) / C
Where C = (((Y gd + Y ds) / Δ Ycore)) + R g) * (Y gs + Y gd) - (Y gd / Δ Ycore) * (Y gd -Y gm)
It is.
Taking the reciprocal of this Y 11 * (FET) ,
1 / Y 11 * (FET) = R g + 1 / (Y gs + Y gd )
= R g + 1 / jω * (C gs + C gd )
Next, the real part of the inverse of Y 11 component of the inverse matrix having 8 expression corresponds to the equivalent gate resistance. This method is characterized in that the equivalent gate resistance appears only in the real part, so that the value can be easily specified.
Here it was determined equivalent gate resistance from Y 11 component, but it is also possible to calculate from other components such as Y 12.
以上の導出方法により、等価ドレイン、ゲート、ソースの各抵抗が求まり、この3つの既知データを数1の式から消去すると、数1の式の逆行列はYcoreと一致する。その結果FET等価回路の残りのパラメータを求めることになる。
FETコアのYパラメータの各要素は、
−Y12(core)=Ygd=jω*Cgd
Y11(core)+Y12(core)=Ygs=jω*Cgs
Y22(core)+Y12(core)=Yds=1/rds+jω*Cds
Y21(core)−Y12(core)=Ygm=gm
となる。
以上により、等価ゲート抵抗、ソース抵抗、ドレイン抵抗とコアFETの構成素子の値を算出する方法を述べた。
With the above derivation method, the equivalent drain, gate, and source resistances are obtained, and when these three known data are eliminated from the equation (1), the inverse matrix of the equation (1) coincides with Y core . As a result, the remaining parameters of the FET equivalent circuit are obtained.
Each element of the Y parameter of the FET core is
-Y12 (core) = Ygd = jω * Cgd
Y 11 (core) + Y 12 (core) = Y gs = jω * C gs
Y 22 (core) + Y 12 (core) = Y ds = 1 / r ds + jω * C ds
Y 21 (core) −Y 12 (core) = Y gm = g m
It becomes.
As described above, the method for calculating the equivalent gate resistance, source resistance, drain resistance and the values of the constituent elements of the core FET has been described.
図9に今まで説明してきた、FET等価回路の等価(または寄生)ドレイン、ゲート、ソース抵抗を導出する方法とその後FETコア部の構成要素のパラメータを導出する方法をフローチャートに示す。
ステップST1において、FETのSパラメータをネットワークアナライザを用いて測定する。このとき、パッケージなどのリードインダクタンス、浮遊容量などを除去して校正したSパラメータを求める。その後、測定されたSパラメータをZパラメータに変換する。この変換はソフトウェアーを用いて容易に計算できる。このSパラメータとZパラメータは一般的に複素数で表現される。
ステップST2において、ZパラメータのZ12成分の周波数特性からFET等価回路の構成要素である等価ソース抵抗Rsを、上述した方法を用いて導出する。またZ22−Z12の周波数特性から等価ドレイン抵抗Rdを求める。
ステップST3において、ZパラメータからステップST2,3で求めた等価ドレイン、ソース抵抗Rd,Rsを減算する。
ステップST4において、ZパラメータをYパラメータに変換し、このYパラメータの成分Y11の実部から等価ゲート抵抗RgをステップST5で求める。
ステップST6において、ステップST3で求めたZパラメータからステップST5で求めた等価ゲート抵抗Rgを減算する。その結果FETから等価ドレイン、ゲート、ソース抵抗を減算したコアFETを求めることができる。
ステップST7において、コアFETの等価回路を求めるため、ステップST6で得られたZパラメータをYパラメータに変換する。
ステップST8において、コアFETのYパラメータから、−Y12の周波数特性からCdg,Y11+Y12の周波数特性からCgs,Y21−Y12の周波数特性からgm,Y22+Y12の周波数特性からCdsとrdsを算出する。
このようにして、まずFETの等価ドレイン、ゲート、ソース抵抗を求め、これらの値をトータルFETから除去してコアFETのみとし、コアFETの構成要素のパラメータを求めるようにした。
FIG. 9 is a flowchart showing a method for deriving the equivalent (or parasitic) drain, gate, and source resistance of the FET equivalent circuit and the method for deriving the parameters of the constituent elements of the FET core section, which have been described so far.
In step ST1, the S parameter of the FET is measured using a network analyzer. At this time, the calibrated S parameter is obtained by removing the lead inductance, stray capacitance, etc. of the package. Thereafter, the measured S parameter is converted into a Z parameter. This conversion can be easily calculated using software. The S parameter and Z parameter are generally expressed as complex numbers.
In step ST2, an equivalent source resistance R s that is a component of the FET equivalent circuit is derived from the frequency characteristic of the Z 12 component of the Z parameter using the method described above. The Request equivalent drain resistance R d of the frequency characteristic of the Z 22 -Z 12.
In step ST3, the subtracting equivalent drain determined in step ST2,3 from Z parameters, source resistance R d, the R s.
The stearyl-up ST4, convert the Z parameter in the Y parameter, determining the equivalent gate resistor R g from the real part of the component Y 11 of the Y parameter at step ST5.
In
In step ST7, in order to obtain an equivalent circuit of the core FET, the Z parameter obtained in step ST6 is converted into a Y parameter.
In step ST8, the core FET Y parameters, C dg from the frequency characteristics of the -Y 12, C gs the frequency characteristic of Y 11 + Y 12, g from the frequency characteristic of
In this way, first, the equivalent drain, gate, and source resistances of the FETs were obtained, and these values were removed from the total FETs so that only the core FETs were obtained, and the parameters of the constituent elements of the core FETs were obtained.
上述した方法に従って、トータルFETのモデルパラメータの導出の具体構成例を以下示す。
図10にFETトランジスタのパラメータを導出する評価装置70を示す。キーボード73を介して外部からコマンドやデータなどがコンピュータ(CPU)72に入力される。またこのコンピュータ72にはRAM,ROM、HDDなどの記憶媒体からなり、プログラムやデータを記憶する記憶手段75が接続されている。このプログラムにはたとえば、シミュレーション用のプログラムやデータ測定のための測定器を制御するプログラム、さらに測定データを処理するプログラムなども含まれる。
インターフェイス76はコンピュータ72を用いて外部からキーボード73を介して測定装置77を制御し、またコンピュータと測定器間のデータの転送などができるように異なる機器間の情報のやり取りができるようにしている。
A specific configuration example for deriving the model parameters of the total FET according to the above-described method will be described below.
FIG. 10 shows an
The interface 76 uses a
測定装置77で測定した測定データや記憶手段で記憶されたプログラムに従ってコンピュータ72で演算処理した結果を、ディスプレイ(表示装置)71やプリンタ74に出力する。
測定装置77はたとえばSパラメータ測定装置などがあり、上述のコンピュータ72やインターフェイス76を用いてシミュレーション用データを自動的に測定できるシステムを構築している。このSパラメータ測定データを表示装置71に表示し、またこの測定データをさらにZパラメータやYパラメータなどに変換して再表示することもできる。
The measurement data measured by the measuring
The measuring
上述した評価装置70を用いて、図9のフローチャートに従いトータルFETのパラメータの導出方法の例を以下示す。
ステップST1において、キーボード73からコマンドを入力し、測定装置77のSパラメータ測定装置を制御し、たとえばFETを所定の動作バイアスに設定し、Sパラメータの測定を行う。測定されたFETのSパラメータのデータはインターフェイス76を介して記憶手段75のRAMなどに記憶される。
このとき、記憶手段75に記憶してあるSパラメータ補正プログラムを用いて、パッケージなどのリードインダクタンス、浮遊容量などを除去して校正したSパラメータを求める。
補正したSパラメータの影響を確認するため、表示装置71にSパラメータの周波数特性を表示し、その結果リードインダクタンス、浮遊容量などの影響をしらべることができる。
その結果、表示装置71に、図11(A)〜(D)に、Sパラメータの測定データ、S11,S12,S21,S22を示す。
この得られたSパラメータから記憶手段75に記憶されたシミレーションプログラムに従って計算が行われる。図9のフローチャートのステップST2に示すように、このSパラメータからZパラメータを求め、この行列のZ12成分から等価ソース抵抗Rsを計算する。
計算結果を、記憶手段のRAMなどに一時記憶するとともに、表示装置71に表示する。たとえばこの表示例として、図12において、横軸に実部で0〜10[Ω]、縦軸に虚数部で0〜―6[Ω]の範囲を示し、Z12インピーダンス円をプロットしてある。その結果周波数が0(または超低周波数)のとき、Rs+Re(Z21)maxは8.95[Ω]、Im(Z21)minは3.16Ωであるから、求める等価ソース抵抗Rsは、
Rs=8.95−3.60*2=1.75[Ω]
となる。
このような計算は、シミュレーションプログラムを用いて自動的に導出し、その結果を上述の表示装置71に表示する。また図12の図も同時に表示して、シミュレーションの結果を逐次確認することもできる。
An example of a method for deriving the parameters of the total FET according to the flowchart shown in FIG.
In step ST1, a command is input from the
At this time, using the S parameter correction program stored in the storage means 75, the calibrated S parameter is obtained by removing the lead inductance, stray capacitance, etc. of the package.
In order to confirm the influence of the corrected S parameter, the frequency characteristic of the S parameter is displayed on the
As a result, the
Calculation is performed from the obtained S parameter according to the simulation program stored in the storage means 75. As shown in step ST2 of the flowchart of FIG. 9, a Z parameter is obtained from this S parameter, and an equivalent source resistance R s is calculated from the Z 12 component of this matrix.
The calculation result is temporarily stored in the RAM or the like of the storage unit and displayed on the
R s = 8.95-3.60 * 2 = 1.75 [Ω]
It becomes.
Such calculation is automatically derived using a simulation program, and the result is displayed on the
次に、シミュレーションプログラムに従い、図9のフローチャートのステップST2に対応して、等価ドレイン抵抗Rdを求める。さらに、記憶手段75に記憶されたZパラメータの成分のZ22−Z12を計算し記憶手段75に記憶すると共に図13に示すZ22−Z12の周波数特性を表示装置71に表示する。その結果、以下の計算がコンピュータ72を用いて記憶手段75に記憶されたシミュレーションプログラムにしたがって行われる。
周波数が0(または超低周波数)のとき、Rd+Re(Z22−Z12)maxは25.63[Ω]、Im(Z22−Z12)minは11.05[Ω]であるから、求める等価ドレイン抵抗Rdは、
Rd=25.63−11.05*2=3.53[Ω]
となる。
Then, in accordance with the simulation program, corresponding to step ST2 in the flowchart of FIG. 9 to determine the equivalent drain resistance R d. Furthermore, Z 22 -Z 12 of the Z parameter component stored in the
When the frequency is 0 (or very low frequency), R d + Re (Z 22 −Z 12 ) max is 25.63 [Ω], and Im (Z 22 −Z 12 ) min is 11.05 [Ω]. The equivalent drain resistance R d to be obtained is
R d = 25.63-11.05 * 2 = 3.53 [Ω]
It becomes.
次に、図9のフローチャートのステップST5に示すように、コンピュータ72と記憶手段75に記憶されたデータを用いて、Zパラメータから等価ソース、ドレイン抵抗を減算処理しそのデータを記憶手段75に記憶する。等価ゲート抵抗は、記憶したZパラメータの逆行列を求めてYパラメータに変換し、そのY11成分の逆数の実部から求められる。
求められたY11成分の周波数特性を記憶手段75に記憶すると共に表示装置71に表示する。その例を図14に示す。横軸に実部、縦軸に虚数部を示し、等価ゲート抵抗Rgをシミュレーションプログラムを用いて計算する。この図14において実部は6.91[Ω]となっている。すなわち、等価ゲート抵抗Rgは
Rg=6.91[Ω]
と求まる。
以上で、FETコア以外の等価抵抗である、ゲート、ソース、ドレインの各抵抗が算出された。
Next, as shown in step ST5 of the flowchart of FIG. 9, using the data stored in the
It is displayed on the
R g = 6.91 [Ω]
It is obtained.
Thus, the gate, source, and drain resistances, which are equivalent resistances other than the FET core, are calculated.
図9のフローチャートのステップST8にあるように、FETコア部分の各構成素子のパラメータを、各周波数特性から求めることができる。
ステップST1で求めた補正されたSパラメータ、Zパラメータ、Yパラメータが評価装置70の記憶手段75に記憶されているので、まず、ZパラメータからRg,Rd,Rsの等価抵抗を消去し、その結果を記憶する。次に、シミュレーションプログラムに基づき記憶手段75に記憶されたZパラメータをYパラメータへ変換し、前述したコアFETのYパラメータ(Ycore)を求める。
−Y12(core)=Ygd=jωCgd
Y11(core)+Y12(core)=Ygs=jωCgs
Y22(core)+Y12(core)=Yds=1/rds+jωCds
Y21(core)−Y12(core)=Ygm=gm
これらの式から、コアFETの各構成要素のパラメータが求まる。以下の計算はコンピュータ72と記憶手段75に記憶されたシミュレーションプログラム、さらに記憶されたYパラメータのデータを用いて計算される。
As in step ST8 of the flowchart of FIG. 9, the parameters of each component of the FET core part can be obtained from each frequency characteristic.
Since the corrected S parameter, Z parameter, and Y parameter obtained in step ST1 are stored in the storage means 75 of the
-Y 12 (core) = Y gd = jωC gd
Y 11 (core) + Y 12 (core) = Y gs = jωC gs
Y 22 (core) + Y 12 (core) = Y ds = 1 / r ds + jωC ds
Y 21 (core) −Y 12 (core) = Y gm = gm
From these equations, the parameters of each component of the core FET can be obtained. The following calculation is performed using the
図15において、1/Ygdの絶対値と位相の関係を、周波数が100MHz〜100GHzまで範囲でプロットしたものを表示装置71に示す。
その結果、
Cgd=Im(Ygd)/ω=0.0194[PF]
が得られる。
同様に、図16に、1/Ygsの絶対値と位相の関係を周波数に対してプロットしたものを表示装置71に示す。この測定データから、Cgsはシミュレーションプログラムにより、
Cgs=Im(Ygs)/ω=0.0593[PF]
と算出される。
また、図17にYgmの周波数特性を表示装置71に示す。この結果gmはシミュレーションプログラムにより、
gm=100[mS]
と算出される。
図18に1/Ydsの周波数特性を表示装置71に示す。このグラフデータからシミュレーションプログラムを用いて、
rdsとCdsのそれぞれの値は、
Cds=Im(Yds)/0.0518[PF]
rds=1/Re(Yds)=105[Ω]
と算出される。
In FIG. 15, the
as a result,
C gd = Im (Y gd ) /ω=0.194 [PF]
Is obtained.
Similarly, FIG. 16 shows a
C gs = Im (Y gs ) /ω=0.0593 [PF]
Is calculated.
FIG. 17 shows the frequency characteristics of Y gm on the
g m = 100 [mS]
Is calculated.
FIG. 18 shows the frequency characteristic of 1 / Y ds on the
Each value of r ds and C ds is
C ds = Im (Y ds ) /0.0518 [PF]
r ds = 1 / Re (Y ds ) = 105 [Ω]
Is calculated.
以上求めたパラメータの値を用いてFETの等価回路を求め、この等価回路で示すSパラメータの示す周波数特性をプロットし、一方実際のFETのSパラメータS11,S12,S21,S22のデータを図19(A)〜(D)に示す。その結果、両者はほとんどの周波数で差は無く一致していることが分かる。すなわち、ここで求めたFET等価回路が正しいことを示している。 The equivalent circuit of the FET is obtained using the values of the parameters obtained above, and the frequency characteristic indicated by the S parameter shown in the equivalent circuit is plotted, while the S parameters S 11 , S 12 , S 21 , and S 22 of the actual FET are plotted. The data are shown in FIGS. 19 (A) to (D). As a result, it can be seen that there is no difference between the two at almost all frequencies. That is, the FET equivalent circuit obtained here is correct.
図20(A),(B)に電流特性から得られるgmと等価回路モデルから得られたYsfを示した。その結果実際のFETのgmの値は81.8[mS]で、一方等価回路モデルのその値は81.8[mS]で両者は一致する。
また、図21(A),(B)に、実際のFETの電流特性から求めた出力コンダクタンスが7.75[mS]で、等価回路モデルから求めたその値は7.77[mS]でよく一致している。
図22(A)に電流利得|h21|2特性を、実際のFETと等価回路モデルについて100MHz〜100GHzの範囲でプロットしてある。この周波数範囲において両者は一致していることがわかる。また図22(B)には、一方向最大利得(MUG)の周波数特性を示してあり、実際のFETの測定データと等価回路モデルのデータをプロットしたものである。その結果このMUGにおいて両者は一致することを示している。
FIGS. 20A and 20B show g m obtained from the current characteristics and Y sf obtained from the equivalent circuit model. The value of g m results actual FET is 81.8 [mS], whereas the values of the equivalent circuit model is both consistent with 81.8 [mS].
21A and 21B, the output conductance obtained from the actual FET current characteristics is 7.75 [mS], and the value obtained from the equivalent circuit model may be 7.77 [mS]. Match.
In FIG. 22A, the current gain | h 21 | 2 characteristic is plotted in the range of 100 MHz to 100 GHz for an actual FET and an equivalent circuit model. It can be seen that both coincide in this frequency range. FIG. 22B shows the frequency characteristic of the one-way maximum gain (MUG), and is a plot of actual FET measurement data and equivalent circuit model data. As a result, the two match in this MUG.
以上述べたように、本発明におけるFET等価回路モデルおいては、必要なデータは目標バイアス条件下のSパラメータのみで良く、従来方法は動作バイアス時のSパラメータ周波数特性の他コールドバイアス(Cold BIAS)条件下のSパラメータも必要であったことと比較して等価回路のモデリングする時間が短縮される。
また、オプティマイザのような特殊なソフトウェアの導入が不要であり、最適化のためのモデリングに費やす時間と手間がかからないメリットがある。また図1に示すように、等価回路の構成が従来例と比較して簡単で、等価回路を使って回路設計する設計者にとっては使用し易くなった。たとえば、増幅器を設計するとき、トランジスタのミラー容量が人目で分かり、帯域幅の予想が即座にできるなどのメリットもある。
As described above, in the FET equivalent circuit model according to the present invention, the necessary data is only the S parameter under the target bias condition, and the conventional method has the cold bias (Cold BIAS) in addition to the S parameter frequency characteristic at the time of the operation bias. ) The time required for modeling the equivalent circuit is shortened compared to the fact that the S parameter under the condition was also necessary.
In addition, there is an advantage that special software such as an optimizer is not required, and time and effort required for modeling for optimization are not required. Further, as shown in FIG. 1, the configuration of the equivalent circuit is simpler than that of the conventional example, and it is easy for a designer who designs a circuit using the equivalent circuit. For example, when designing an amplifier, there is also an advantage that the mirror capacity of the transistor can be seen by human eyes and the bandwidth can be predicted immediately.
10,100…FET等価回路、30…コアFET等価回路、50…3素子回路構成図、70…評価装置、71…表示装置、72…コンピュータ(CPU)、73…キーボード、74…プリンタ、75…記憶手段、76…インターフェイス、77…測定装置、Rg…等価ゲート抵抗、Rs…等価ソース抵抗、Rd…等価ドレイン抵抗。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100 ... FET equivalent circuit, 30 ... Core FET equivalent circuit, 50 ... Three element circuit block diagram, 70 ... Evaluation apparatus, 71 ... Display apparatus, 72 ... Computer (CPU), 73 ... Keyboard, 74 ... Printer, 75 ... Storage means, 76 ... interface, 77 ... measuring device, R g ... equivalent gate resistance, R s ... equivalent source resistance, R d ... equivalent drain resistance.
Claims (5)
前記制御手段を用いて、
前記電界効果トランジスタの周波特性を測定し、Sパラメータ(スキャッタリングパラメータ)からZパラメータに変換する第1のステップと、
前記Zパラメータの周波数の軌跡から前記等価ソース抵抗と等価ドレイン抵抗を求める第2のステップと、
前記Zパラメータの行列から前記第2のステップで得られた前記等価ソース抵抗と等価ドレイン抵抗の行列成分を減算する第3のステップと、
前記第3のステップで得られたZパラメータを変換してアドミッタンスパラメータを求め、該アドミッタンスパラメータから前記等価ゲート抵抗を求める第4のステップと、
前記第3のステップで得られたZパラメータの行列から前記等価ゲート抵抗の行列成分を減算する第5のステップと、
前記第5のステップで得られたZパラメータをアドミッタンスパラメータに変換する第6のステップと、
前記第6のステップで得られたアドミッタンスパラメータから前記コアトランジスタの構成素子の値を求める第7のステップ
の演算処理を行う電界効果トランジスタの測定評価方法。 Storage means for storing data, the control means for carrying out arithmetic processing based on a program of the data, the equivalent source resistance of the field-effect transistor, the equivalent drain resistance and equivalent gate resistance, the equivalent source resistance, the equivalent drain resistance and equivalent gate resistance Measuring and evaluating a field effect transistor having a core transistor excluding
Using the control means,
A first step of measuring frequency characteristics of the field effect transistor and converting from an S parameter (scattering parameter) to a Z parameter ;
A second step of determining the equivalent source resistance and equivalent drain resistance from the frequency trajectory of the Z parameter;
A third step of subtracting a matrix component of the equivalent source resistance and equivalent drain resistance obtained in the second step from the Z parameter matrix ;
A fourth step of obtaining an admittance parameter by converting the Z parameter obtained in the third step, and obtaining the equivalent gate resistance from the admittance parameter;
A fifth step of subtracting the matrix component of the equivalent gate resistance from the matrix of Z parameters obtained in the third step;
A sixth step of converting the Z parameter obtained in the fifth step into an admittance parameter ;
A seventh step of obtaining the value of the constituent element of the core transistor from the admittance parameter obtained in the sixth step
Field- Evaluation Transistor Measurement and Evaluation Method
請求項1記載の電界効果トランジスタの測定評価方法。 The equivalent source resistance, said by varying the frequency from zero to equivalently infinite with Z 12 of the Z parameter obtained in the first step, obtaining the infinite end point of the frequency characteristic showing a circle The method for measuring and evaluating a field effect transistor according to claim 1 .
請求項1記載の電界効果トランジスタの測定評価方法。 The equivalent drain resistance is obtained from a real part and an imaginary part of a circle of a frequency locus of Z 22 -Z 12 of the Z parameter.
The method for measuring and evaluating a field effect transistor according to claim 1 .
請求項3記載のトランジスタの測定評価方法。 The equivalent drain resistance, and the maximum value of the real (Z 22 -Z 12), is a value obtained by adding the minimum value of 2 × imaginary (Z 22 -Z 12)
A method for measuring and evaluating a transistor according to claim 3 .
請求項1記載の電界効果トランジスタの測定評価方法。 The equivalent gate resistance is the real part of the inverse of Y 11 component of the admittance parameters obtained in said fourth step
The method for measuring and evaluating a field effect transistor according to claim 1 .
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