一种氢终端金刚石器件的小信号模型及其参数提取方法

技术特征：
1.一种氢终端金刚石器件小信号模型的参数提取方法，其特征在于，包括如下步骤：提取所述氢终端金刚石器件小信号模型中的基础寄生参数；所述基础寄生参数包括寄生电容c
pg
、c
pgd
、c
pd
，寄生电感l
g
、l
d
、l
s
，以及寄生电阻r
g
、r
d
、r
s
；去嵌所述基础寄生参数后，提取所述氢终端金刚石器件小信号模型中的介质寄生参数和本征参数；所述介质寄生参数包括陷阱电流源g0，所述陷阱电流源g0用以描述栅介质陷阱以及金刚石表面陷阱；所述本征参数包括本征电容c
gs
、c
gd
、c
ds
，本征电阻r
i
，本征电导g
ds
，压控电流源g
m
，调节电感l
t
，调节电容c
t
，以及栅漏电流源g
t
；所述调节电感l
t
、所述调节电容c
t
和所述栅漏电流源g
t
用以修正所述氢终端金刚石器件的漏源电流i
ds
从衰减到恢复的过程，所述漏源电流i
ds
是指所述压控电流源g
m
处的电流。2.根据权利要求1所述的氢终端金刚石器件小信号模型的参数提取方法，其特征在于，所述去嵌所述基础寄生参数后，提取所述氢终端金刚石器件小信号模型中的介质寄生参数和本征参数的步骤，具体包括如下步骤：测量工作状态下的所述氢终端金刚石器件的第一s参数；将所述第一s参数去嵌所述寄生电容c
pg
、c
pgd
、c
pd
，所述寄生电感l
g
、l
d
、l
s
，以及寄生电阻r
g
、r
d
、r
s
，得到第二s参数；将所述第二s参数转换为y参数，并提取得到本征电容c
gs
、c
gd
、c
ds
，所述本征电阻r
i
，所述本征电导g
ds
，所述压控电流源g
m
及其时延τ
m
，所述调节电感l
t
，所述调节电容c
t
，所述栅漏电流源g
t
，所述陷阱电流源g0及其时延τ0。3.根据权利要求2所述的氢终端金刚石器件小信号模型的参数提取方法，其特征在于，所述将所述第二s参数转换为y参数的步骤，具体可以得到以下公式：所述将所述第二s参数转换为y参数的步骤，具体可以得到以下公式：所述将所述第二s参数转换为y参数的步骤，具体可以得到以下公式：所述将所述第二s参数转换为y参数的步骤，具体可以得到以下公式：其中，d＝1 r
2i
c
2gs
ω2；此时，计算得到：g
ds
＝g0＝re(y
22
)，)，im(y
12
)＝c
gd
∥(c
t
l-1t
)，)，而所述压控电流源g
m
及其时延τ
m
，所述栅漏电流源g
t
及其时延τ
t
为将所述调节电容c
t
和所述调节电感l
t
视为导纳y，视为已知量，带入上述公式后计算得到。4.根据权利要求1或2所述的氢终端金刚石器件小信号模型的参数提取方法，其特征在于，所述提取所述氢终端金刚石器件小信号模型中的基础寄生参数的步骤，具体包括如下步骤：
测量冷场状态下的所述氢终端金刚石器件的第三s参数；将所述第三s参数转换为y参数，并提取得到所述寄生电容c
pg
、c
pgd
、c
pd
；测量夹断状态下的所述氢终端金刚石器件的第四s参数，并去除所述寄生电容c
pg
、c
pgd
、c
pd
，得到第五s参数；将所述第五s参数转换为z参数，并提取得到所述寄生电感l
g
、l
d
、l
s
，以及所述寄生电阻r
g
、r
d
、r
s
。5.根据权利要求4所述的氢终端金刚石器件小信号模型的参数提取方法，其特征在于，所述将所述第三s参数转换为y参数的步骤，具体可以得到以下公式：im(y
11
)＝ω(c
pg
c
pgd
)im(y
12
)＝im(y
21
)＝-ωc
pgd
im(y
22
)＝ω(c
pd
c
pgd
)此时，计算得到所述寄生电容c
pg
、c
pgd
和c
pd
的数值分别为：6.根据权利要求4所述的氢终端金刚石器件小信号模型的参数提取方法，其特征在于，所述将第五s参数转换为z参数的步骤，具体可以得到以下公式：z
11
＝r
g
r
s
αr
ch
jω(l
g
l
s
)z
12
＝z
21
＝r
s
αr
ch
jωl
s
z
22
＝r
d
r
s
αr
ch
jω(l
d
l
s
)其中，v
th
为阈值电压；此时，通过测量曲线以及曲线，再结合上述公式实部与虚部分别计算，得到：r
g
＝re(z
11
)-re(z
12
) αr
ch
，r
d
＝re(z
22
)-re(z
12
)-αr
ch
，r
s
＝re(z
12
)-αr
ch
，7.根据权利要求1-6任一项所述的氢终端金刚石器件小信号模型的参数提取方法，其特征在于，还包括如下步骤：将所述基础寄生参数、所述介质寄生参数和所述本征参数均带入所述小型号模型内，并利用ads软件仿真提取所述小型号模型的仿真s参数；基于所述氢终端金刚石器件的实测s参数对所述仿真s参数进行优化。8.一种氢终端金刚石器件的小信号模型，其特征在于，包括：寄生部分和本征部分；所述寄生部分包括基础寄生部分和介质寄生部分，所述介质寄生部分包括用以表征栅介质陷阱以及金刚石表面陷阱的陷阱电流源g0；所述本征部分包括压控电流源g
m
，以及用以修正所述氢终端金刚石器件的漏源电流i
ds
从衰减到恢复的过程的调节电感l
t
、调节电容c
t
和栅漏电流源g
t
；所述漏源电流i
ds
是指所述压控电流源g
m
处的电流。9.根据权利要求8所述的氢终端金刚石器件的小信号模型，其特征在于，所述本征部分还包括本征电容c
gs
、c
gd
、c
ds
，本征电阻r
i
和本征电导g
ds
；其中，所述本征电容c
gs
、所述本征电阻r
i
和所述本征电容c
gd
串联后，与所述压控电流源g
m
、所
述本征电导g
ds
、所述陷阱电流源g0以及所述本征电容c
ds
并联；所述调节电感l
t
和所述调节电容c
t
串联后，与所述栅漏电流源g
t
以及所述本征电容c
gd
并联。10.根据权利要求9所述的氢终端金刚石器件的小信号模型，其特征在于，所述基础寄生部分包括寄生电容c
pg
、c
pgd
、c
pd
，寄生电感l
g
、l
d
、l
s
和寄生电阻r
g
、r
d
、r
s
；其中，所述寄生电感l
g
和所述寄生电阻r
g
串联后，一端与所述本征电容c
gd
和c
gs
相连接，另一端与所述寄生电容c
pg
和c
pgd
相连接，所述寄生电容c
pg
的另一端接地；所述寄生电感l
s
和所述寄生电阻r
s
串联后，一端与所述本征电阻r
i
、所述压控电流源g
m
、所述本征电导g
ds
、所述陷阱电流源g0和所述本征电容c
ds
相连接，另一端接地；所述寄生电感l
d
和所述寄生电阻r
d
串联后，一端与所述栅漏电流源g
t
、所述本征电容c
gd
、所述压控电流源g
m
、所述本征电导g
ds
、所述陷阱电流源g0和所述本征电容c
ds
相连接，另一端与所述寄生电容c
pgd
和c
pd
相连接，所述寄生电容c
pd
的另一端接地。

技术总结
本发明公开了一种氢终端金刚石器件的小信号模型及其参数提取方法，其中方法包括：提取氢终端金刚石器件小信号模型中的基础寄生参数；基础寄生参数包括寄生电容C


技术研发人员：费一帆 黄永 陈兴 张金风 任泽阳 黄思源 王霄 马源辰 李俊鹏
受保护的技术使用者：西安电子科技大学芜湖研究院
技术研发日：2022.10.21
技术公布日：2023/1/31