制作了截止頻率ft和最高震蕩頻率fmax分別為46.2和107.8 GHz的AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管,并針對該器件建立了包含微分電阻Rfd和Rfs在內的18元件小信號等效電路模型;在傳統的冷場條件提取器件寄生參數的基礎上,通過對不同柵壓偏置下冷場Z參數進行線性插值運算,可消除溝道分布電阻和柵極泄漏電流對寄生電阻的影響;再利用熱場S參數對寄生參數部分進行去嵌,可提取得到本征參數。分析表明,此模型和算法提高了模型擬合精度,S參數的仿真結果與測試數據在200MHz到40GHz的頻率范圍內均符合很好,誤差不到2%。

　　近年來, AlGaN/ GaN 高電子遷移率晶體管(HEMT) 日益成為人們關注的焦點。由于其高頻、高功率、低噪聲等特性, 在微波電路中的應用越來越廣泛。國際上,AlGaN/GaN 單片微波集成電路(MMIC)已經進入了應用階段。AlGaN/GaN MMIC 的設計需要對AlGaN/ GaN HEMT 進行有效的小信號建模, 并準確提取小信號參數。

　　根據傳統提參算法[1] , 首先在冷場條件下提取寄生參數, 包括寄生電容、寄生電阻和寄生電感; 然后對熱場S 參數中的寄生部分去嵌、轉化, 得到本征Y 參數; 最后通過本征Y參數建立本征參數方程, 提取本征參數[2-5] , 因此, 寄生參數的提取結果直接影響了本征參數的提取。為了準確提取本征參數, 提高寄生參數提取精度是非常必要的。

　　本文采用18 元件模型建立了AlGaN/GaN HEMT 小信號等效電路, 較傳統的模型[1] , 18 元件模型加入了柵微分電阻Rfs和Rfd來反映器件的柵極泄漏電流。在傳統提參算法的基礎上, 考慮了柵壓正偏時溝道分布電阻和柵極泄漏電流對寄生電阻的影響。在溝道導通情況下, 高頻時溝道相當于一段傳輸線, 具有分布效應, 在提取寄生參數時不可忽略溝道分布電阻。柵壓正偏時AlGaN/ GaN HEMT 具有較高的柵極泄漏電流, 柵微分電阻不可忽略。進而提出了運用插值算法排除溝道分布電阻和柵極泄漏電流影響的改進提取算法, 可以準確提取寄生電阻。通過仿真結果與測量結果的比較, 證明了改進提取算法的有效性, 誤差較傳統算法有所減小。

　　本文采用了18 元件模型提取AlGaN/ GaN HEMT 器件小信號參數。在傳統冷參數法提取寄生參數的基礎上, 考慮了溝道分布電阻和柵極泄漏電流對寄生電阻提取的影響, 通過對不同柵壓偏置及不同柵極泄漏電流條件下的Z 參數進行線性插值,排除了這種影響。將仿真結果與測試結果的比較,誤差減小到2% 。并且該算法不需要后續優化, 提取效率更高, 可以應用于AlGaN/ GaN HEMT 小信號參數的提取, 并根據這些參數對以后的大信號建模及模型參數擬合予以指導。