文章來源：SPICE 模型

原文作者：若明

本文介紹了集成電路中場(chǎng)效應(yīng)晶體管的寄生參數(shù)提取方法。

柵極電阻的存在對(duì)電路性能的影響很大，會(huì)引入熱噪聲，增大電路的噪聲系數(shù)，影響器件的開關(guān)速度和最大振蕩頻率，因此在版圖設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮盡可能地減小柵極電阻。

由于版圖設(shè)計(jì)、工藝制成等因素導(dǎo)致寄生電阻的產(chǎn)生，對(duì)輸入/輸出阻抗匹配，噪聲特性及振蕩頻率等都有很大影響。寄生電阻的提取精度會(huì)直接影響整體建模的精確性。

因此，如何精確地提取寄生電阻一直是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)問題之一。目前，常用的寄生電阻的確定方法主要包括：Cold-FET方法，正常偏置方法和截止?fàn)顟B(tài)方法。Cold-FET方法也是業(yè)界最常用的方法，今天就來介紹Cold-FET方法。

在圖中展示的小信號(hào)等效電路模型中，Cold Pinchoff 和 Cold Forward 是兩種常用的方法來提取場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）的寄生參數(shù)。這些參數(shù)對(duì)于精確建模和電路設(shè)計(jì)至關(guān)重要。下面我將詳細(xì)解釋這兩種方法及其提取過程。

Cold Pinchoff 方法

目的：提取寄生電容參數(shù)，包括Cpg（柵極到襯底的電容）, Cpd（漏極到襯底的電容）和Cpgd（柵極到漏極的電容）。

步驟：

設(shè)置偏置條件：將FET偏置在冷夾斷狀態(tài)，即柵極電壓Vg 低于夾斷電壓Vp，使漏極電流Id接近于零。

測(cè)量S參數(shù)：在Cold夾斷狀態(tài)下，測(cè)量FET的S參數(shù)。

轉(zhuǎn)換為Y參數(shù)：將S參數(shù)轉(zhuǎn)換為Y參數(shù)（導(dǎo)納參數(shù)），因?yàn)閅參數(shù)直接與電容相關(guān)。

提取電容：從Y參數(shù)中提取寄生電容：

Cold Forward 方法

目的：提取寄生電感和電阻參數(shù)，包括Lg（柵極電感）、Ld（漏極電感）、Ls（源極電感）、Rg（柵極電阻）、Rd（漏極電阻）和 Rs（源極電阻）。

步驟：

設(shè)置偏置條件：將FET偏置在冷正向狀態(tài)，即柵極電壓Vg略高于閾值電壓，使漏極電流Id很小但非零。

測(cè)量S參數(shù)：在Cold正向狀態(tài)下，測(cè)量FET的S參數(shù)。

轉(zhuǎn)換為Z參數(shù)：將S參數(shù)轉(zhuǎn)換為Z參數(shù)（阻抗參數(shù)），因?yàn)閆參數(shù)直接與電阻和電感相關(guān)。

提取電阻和電感：從Z參數(shù)中提取寄生電阻和電感：

總結(jié)

Cold Pinchoff主要用于提取寄生電容，通過在冷夾斷狀態(tài)下測(cè)量S參數(shù)并轉(zhuǎn)換為Y參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

Cold Forward主要用于提取寄生電阻和電感，通過在冷正向狀態(tài)下測(cè)量S參數(shù)并轉(zhuǎn)換為Z參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

這兩種方法提供了一種系統(tǒng)的方式來提取FET的寄生參數(shù)，從而可以更準(zhǔn)確地進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和性能預(yù)測(cè)。