Нелинейная модель СВЧ МДП транзистора, методика построения нелинейной модели СВЧ МДП транзистора Опции

[Stefan1]

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?

[sp1noza]

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.

[Stefan1]

Вы пробовали оптимизировать параметры нелинейных моделей, чтобы ВАХ воспроизводились корректно?

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.

Кстати, какие ВАХ используете импульсные или на постоянке?

ВАХ использую на постоянке.

[sp1noza]

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

[Stefan1]

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?

[sp1noza]

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