Приветствую!

Описание проблемы: нужно создать нелинейную модель СВЧ МДП транзистора по его эквивалентной схеме, чтобы она совпадала с реальными характеристиками прибора (ВАХи, CV-характеристики и др.) в пределах небольшой погрешности (~15 - 20%). В дальнейшем планируется использование этой модели для расчета оптимальных цепей согласования в полосе.

Основная сложность - трудность в воспроизведении ВАХов.
Вопрос: Может быть кто-то сталкивался с такой проблемой?

Готовые нелинейные модели не подходят, т.к. не обеспечивают требуемую точность совпадения с экспериментальными данными.
На данный момент пользуюсь программой microwave office.
Второстепенный вопрос: Может быть стоит использовать другие программы?

Да сталкивались. Главная проблема стандартных моделей - это отсутствие или недоступность методик экстракции параметров. Но однако все ими пользуются и не жалуются. Вы пробовали оптимизировать параметры нелинейных моделей, чтобы ВАХ воспроизводились корректно? На самом деле ВАХ это не самая большая проблема. Труднее воспроизвести S-параметры в различных рабочих точках. Кстати, какие ВАХ используете импульсные или на постоянке?
Есть другой тип моделей табличные, довольно широко сейчас используются. Можете набрать в поиске tabular nonlinear transistor model и поискать. На русском языке тоже есть публикации:
 119_120.rar ( 286.73 килобайт ) Кол-во скачиваний: 577


Вот еще небольшой обзор математических моделей транзисторов.
http://www.tusur.ru/filearchive/reports-ma...010-2-1/118.pdf

Вместо AWR с тем же успехом можно использовать ADS. Специализированная программа экстракции нелинейных моделей это IC CAP. Еще есть Ampsa, но там вроде только шумовые.

У меня не получается задать точную формулу для тока. В ВАХах же два участка: крутая область характеристик и область насыщения. Вот как раз этот слом тока и не могу задать. Для тока в microwave office я использую элемент Voltage-Controlled Current Source (Closed Form): VCCS, а там ток задается довольно сложно... До оптимизации пока еще дело не дошло.



ВАХ использую на постоянке.

Элемент VCCS - это линейный элемент, с его помощью получить ВАХ весьма затруднительно. Ток нелинейно зависит от двух напряжений на стоке и на затворе, а в элементе VCCS только от одного напряжения и линейно. Если я правильно понял, то у вас сейчас есть модель транзистора для определенного напряжения смещения (построенная по S-параметрам), то есть малосигнальная модель. ВАХ это нелинейная характеристика, чтобы ее математически описать необходимо нелинейное уравнение, например полином вида:

Id = I0 + I1*V + I2*V*V + ... - аппроксимация ВАХ полиномом (элемент NLVCCS)

или специально подобранные функции:

Id = I0 *(1 + tanh (x))*(1+lambda*V)*tanh (Vd) - модель Ангелова (элемент ANGELOV)

В табличных моделях используют используют измеренные данные, промежуточные точки находят интерполяцией, например, тем же самым полиномом.

Сообщение отредактировал sp1noza - Apr 11 2011, 04:51

Благодарю за развернутый ответ, sp1noza! Теперь понятно как строить ВАХи. Кстати, когда вы говорили про сложность воспроизведения S параметров в каждой рабочей точке, можно ведь задать функцию от напряжения для входного и выходного импеданса транзистора и таким образом "включить" S параметры в эквивалентную схему, или тут все сложнее?

C ВАХ все намного проще, потому что по сути от напряжений на стоке и затворе зависит только один параметр - DC проводимость (или ток стока), если рассматривать только выходные ВАХ. И зависимость тока стока достаточно хорошо изучена, подобраны функции, которые ее аппроксимируют (типа гиперболического тангенса tanh).

Когда же дело касается S-параметров, тут у нас уже множество параметров, которые зависят и не зависят от Vds и Vgs: входная, выходная, проходная емкости, AC проводимость, паразитные параметры и прочее. В общем, как-то здесь уже становится трудновато.

Есть одна толковая статья про моделирование транзисторов. Несмотря на то, что она на английском, прочитать ее следует, на многое открывает глаза:

http://193.109.184.8/pdf/MicrowaveMagazine...rs_June2008.pdf

Спасибо за статейку! Почитаю, затем отпишусь.

Скажите, а в какой программе будет проводиться моделирование?
Если в MWO то будучи аспирантом я определял параметры моделей полевого транзистора с затвором Шоттки по набору ВАХ и серии S-параметров снятых в различных рабочих точках по затвору и стоку. В принципе с помощью данной методики можно определить и параметры модели МДП транзистора.
Если интересно то могу отсканить свои статьи по этой теме и выслать на мыло или еще куда выложить...

Сообщение отредактировал uskov - Apr 13 2011, 14:33

Моделирование пока планирую проводить в MWO.
Да, было бы интересно почитать. Если не сложно, можете скинуть мне на мыло: dgerom85@mail.ru.
Параметры моделей, имеется ввиду мощность, КПД? Интересно, как же мерить эти S параметры в различных рабочих точках? Если транзистор достаточно мощный то на больших токах он перегреется. Я так понимаю тут нужно водяное охлаждение либо в импульсе мерить?

Можно скинуть, если не трудно, статьи на email: sp1noza98@mail.ru



Да, чтобы свести к минимуму явление разогрева, ВАХ и S-параметры можно измерять в импульсе. Также в импульсе можно измерить поведение ВАХ вблизи напряжения пробоя.

Еще импульсные измерения используют, чтобы отделить эффект разогрева и более сложные эффекты, например trapping effects (захват электронов ловушками в полупроводнике). Этот эффект сильно проявляется в GaN транзисторах, проведено много исследований на эту тему.

Я в основном работал с малошумящими ПТШ и для них такие параметры обычно приводятся. Для русских транзисторов делали запрос на завод. Для входных усилителей это важно, а для мощных актуально подавление гармоник, которое в основном зависит от нелинейности источника тока модели.
По поводу импульсных измерений в большесигнальном режиме, не особо уверен что получиться приемлемая точность. Для семелабовскох 15-ти ватных транзисторов не очень то получалось нормально посчитать.

Завтра буду сканить статьи... Как будет готово отпишусь...
Да еще хотел спросить. А какой транзистор?

Транзистор отечественный: LDMOS 2П983В.

В ходе чтения статьи возник вопрос: что можно вытянуть из измерения S параметров? В статье сказано, что это дает исчерпывающие данные по определения значений индуктивностей и емкостей модели транзистора, а что это за элементы - не сказано. Т.е. как я понял, мы вычисляем импеданс из S параметров, а оттуда дальше высчитываем индуктивности и емкости транзистора, так вот что это за индуктивности и емкости? Может кто-нибудь сталкивался с такими расчетами?

Вот одна из первых статей, где описана и принципиальная схема полевого транзистора, и методы расчета ее элементов:

https://www.chalmers.se/mc2/EN/laboratories...he=1177425341.0

На русском тоже есть статьи:

http://www.tusur.ru/filearchive/reports-ma...010-2-1/153.pdf

Элементы транзистора делят на внешние (паразитные, или элементы, моделирующие корпус) и внутренние. В основном интерес представляют внутренние элементы, а именно: емкость затвор-исток Cgs, емкость затвор-сток Сgd, емкость сток-исток Cds, проводимость сток-исток Gвы (или сопротивление Rds), крутизна gm и т.д. Имея измеренные S-параметры при заданном напряжении смещения (например, Vds = 3 В, Vgs = -1 В) можно вычислить вышеперечисленные малосигнальные параметры транзистора (методы расчета есть в указанных статьях).

Малосигнальная модель транзистора получается путем экстракции из S параметров, измеренных в так называемых "горячих" и "холодных" режимах, вообще довольно сложная процедура. В прикрепленном файле часть статьи в которой автор достаточно подробно изложил данную процедуру.
Также есть ПО "TOPAS" от IMST (http://www.topas.imst.de/Topas/en/whatis.php) для экстракции S параметров и создания нелинейных моделей транзисторов, причем есть у них и демо-версия, впрочем если ПО не получится скачать, можете им написать (довольно охотно идут на контакт)

Сообщение отредактировал YuriyMatveev - Apr 25 2011, 10:58