1.一種集總參數(shù)射頻電感模型,由串聯(lián)電感(1)、串聯(lián)導(dǎo)體等效電阻(2)、引出電容(3)、氧化物層電容(4)、襯底電容(5)及襯底電阻(6)構(gòu)成,其特征在于,串聯(lián)電感(1)一端接串聯(lián)導(dǎo)體等效電阻(2),另一端為輸出負(fù)極;串聯(lián)導(dǎo)體等效電阻(2)另一端為輸出正極;引出電容(3)一端接輸出正極另一端接輸出負(fù)極;氧化物層電容(4)一端接輸出正極另一端接襯底電容(5)和襯底電阻(6);襯底電容和襯底電阻另一端接輸出負(fù)極;
所述串聯(lián)電感(1)為片上電感的電感值,采用帶校正因子的公式對(duì)其進(jìn)行計(jì)算獲?。?/p>
其中b=(n-1)(w+s)+w,dm=din+b,K為校正因子,n為線圈的圈數(shù),w為金屬導(dǎo)體的寬度,S為線圈之間的間距,din金屬導(dǎo)體的內(nèi)徑,t金屬導(dǎo)體的厚度;
所述串聯(lián)導(dǎo)體等效電阻2由金屬導(dǎo)體的趨膚效應(yīng)形成,其值的計(jì)算公式如下:
其中w為金屬導(dǎo)體的寬度,ρ為金屬的電阻率,δ為金屬的導(dǎo)體的趨膚厚度,t為金屬導(dǎo)體的厚度,f為電感的工作頻率;當(dāng)δ大于t時(shí),其取值為t。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集總參數(shù)射頻電感模型,其特征在于,所述引出電容3由下層終端引出結(jié)點(diǎn)與上層金屬之間的電勢(shì)差形成,其計(jì)算公式如下:
其中εox和t。xM1-M2分別為電感層和終端引出層間介質(zhì)的介電常數(shù)、厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集總參數(shù)射頻電感模型,其特征在于,所述氧化物層電容電感層與襯底層之間電容由于絕緣介質(zhì)的存在而形成的,其計(jì)算公式如下:
其中l(wèi)和tox分別為電感的長(zhǎng)度、電感層與襯底層間絕緣介質(zhì)的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集總參數(shù)射頻電感模型,其特征在于,所述襯底電容及襯底電阻由襯底的寄生參量構(gòu)成,模擬了襯底的損耗,其計(jì)算公式如下:
Csi=1/2·l·w·Csub
其中Csub、Gsub是硅襯底的單位電容、電導(dǎo),它們的值由測(cè)量數(shù)據(jù)獲得。
5.一種集總參數(shù)射頻電感模型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,采用權(quán)利要求1所述的電感模型確定優(yōu)化電感結(jié)構(gòu),包含如下的設(shè)計(jì)步驟:
A.設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)函數(shù):電感的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)是電感值L和品質(zhì)因數(shù)Q;
L=Im[Z11]/ω,Q=Im[Z11]/Re[Z11]
阻抗Z11可以從物理電路模型獲得;如果應(yīng)用電路設(shè)計(jì)軟件如ADS,則Z11可以簡(jiǎn)單地從S11獲得:
B.在上物理電路模型中,由測(cè)量數(shù)據(jù)或其他方法獲取硅襯底的單位電容Csub和單位電導(dǎo)Gsub;取校正因子的初始值,根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)得到初始優(yōu)化電感結(jié)構(gòu);
C.用格林豪斯算法獲得準(zhǔn)確的電感值,最后與模型值比較,得到實(shí)際校正因子的值;
D.利用上一步得到的校正因子的值進(jìn)行優(yōu)化,確定最終幾何結(jié)構(gòu)尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的集總參數(shù)射頻電感模型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,其特征在于,所述校正因子的初始值取0.8。