Создание компактных моделей электронных устройств

Термин «компактная модель» в настоящее время является общепризнанным в зарубежной литературе. Он не несет информации о сути или принципе построения модели, но зато характеризует основное требование к подобным моделям – требование вычислительной простоты (компактности). Главное отличительное свойство компактных моделей – это возможность применения в САПР для моделирования радиоэлектронных устройств на уровне электрических схем. При разработке компактной модели преодолевается противоречие между ее точностью и сложностью. В случае проектирования активных СВЧ-устройств компактные модели полупроводниковых приборов, как правило, представляют собой модели в виде эквивалентных схем (ЭС). В отечественной литературе компактные модели часто называют электрическими моделями, указывая тем самым на их главное назначение – моделирование электрических цепей. Разработка компактных моделей транзисторов была и остаётся важным направлением деятельности университетов и институтов по всему миру. Идеальная компактная модель транзистора должна точно описывать работу устройства при различных значениях температур, напряжений смещения и СВЧ-мощности.

    

Компактные модели принято делить на две разновидности, которые можно назвать компактными электрическими моделями и компактными физическими моделями. Компактные электрические модели описывают зависимости параметров прибора только от электрических переменных – например напряжений на зажимах транзистора. В компактных физических моделях отражается зависимость этих параметров и от физических (геометрических, технологических и т.д.) переменных.

    

Структурная схема тестовой установки для экстракции компактных моделей

Процесс разработки компактной модели GaN-транзистора состоит из следующих этапов:

· экстракция линейной модели на основе результатов измерений малосигнальных S-параметров;

· экстракция нелинейной модели на основе результатов импульсных измерений ВАХ;

· моделирование нелинейных ёмкостей на основе результатов синхронных импульсных измерений ВАХ и СВЧ-параметров;

·  электротермическое моделирование с контролем температуры;

·  моделирование эффекта захвата носителей заряда на ловушках.

·  Верификация модели транзистора с помощью измерений методом согласованных нагрузок Load-pull.

   

Порядок экстракции компактной модели полевого транзистора