缺陷，無法同時 準確描述GaN器件的Kink效應(yīng)和電流崩塌效應(yīng)，而且優(yōu)化步驟繁瑣耗時，因此還需要進行 下面步驟對其改進。
[0116] 步驟2,構(gòu)建含所用器件直流DCI-V輸出曲線數(shù)據(jù)的電流源。
[0117] 本步驟的實現(xiàn)是通過商用電子設(shè)計自動化軟件ADS軟件完成，其步驟如下：
[0118] (2. 2a)利用集成電路與特征分析程序IC-CAP測試圖1器件的直流DC輸出曲線數(shù) 據(jù)，并將該數(shù)據(jù)保存為.ds格式；
[0119] (2. 2b)在電子設(shè)計自動化軟件ADS軟件中，選擇一個直流DC電流源，將直流DC電 流源的參數(shù)輸入模式選擇為基于文件的模式；
[0120] (2. 2c)將用集成電路與特征分析程序IC-CAP測試的直流DCI-V輸出曲線數(shù)據(jù) 的.ds文件直接寫入直流DC電流源，完成包含測試直流DCI-V數(shù)據(jù)電流源的構(gòu)建；
[0121] (2. 2d)寫入數(shù)據(jù)后，將電流流入的電極定義為漏極，將電流流出的電極定義為源 極。
[0122] 步驟3,構(gòu)建有源補償子電路。
[0123] 參照圖7,本步驟的具體實現(xiàn)如下：
[0124] (3. 3a)將高電子迀移率晶體管大信號模型EEHEM1與電流源進行并聯(lián)，即將該 EEHEMT1的漏極與電流源的源極連接，將該EEHEMT1的源極與電流源的漏極相連，組成有源 補償核，并將該EEHEMT1漏極所在的電極定義為有源補償核的漏極，將EEHEMT1源極所在的 電極定義為有源補償核的源極；
[0125] (3. 3b)分別在有源補償核的源極、柵極和漏極三個電極各串聯(lián)一個電感，這三個 電感使用電子設(shè)計自動化軟件ADS自帶的理想電感，分別是柵極電感L4、漏極電感L5、源極 電感L6，用來阻擋交流信號；
[0126] (3. 3c)在有源補償核的柵極和漏極各串聯(lián)一個直流源，即在有源補償核的柵極與 柵極電感1^4之間串聯(lián)第一直流源Pi，在有源補償核的漏極與漏極電感L5之間串聯(lián)第二直流 源匕，構(gòu)成有源補償子電路；
[0127] 該有源補償子電路的漏源電流Ids_toanch:
[01 28] Ids-branch(Vds，Vgs) Ids-EEHEMT1-1 (Vds，Vgs)Ids-measured(Vds，Vgs) '
[0129] 其中IdsEEHEMT11為有源補償子電路中高電子迀移率晶體管大信號模型EEHEMT1的 源漏電流，Ids__s_dS有源補償子電路中包含直流DCI-V輸出曲線數(shù)據(jù)的電流源的源漏電 流。
[0130] 步驟4,在有源補償子電路的源極串聯(lián)一個電壓源，形成一個源極電位可調(diào)的有源 補償子電路。
[0131] 步驟5,將高電子迀移率晶體管大信號模型EEHEMT1與源極電位可調(diào)的有源補償 子電路并聯(lián)，獲得改進的高電子迀移率晶體管大信號模型EEHEMT1。
[0132] 參照圖8,本發(fā)明將高電子迀移率晶體管大信號模型EEHEMT1與源極電位可調(diào)的 有源補償子電路并聯(lián)，是將該源極電位可調(diào)的有源補償子電路的源極與所述高電子迀移率 晶體管大信號模型EEHEMT1的漏極相連，將源極電位可調(diào)的有源補償子電路的漏極與所述 高電子迀移率晶體管大信號模型EEHEMT1的源極相連，得到改進后GaN高電子迀移率晶體 管HEMT大信號模型，該改進后的GaN高電子迀移率晶體管HEMT大信號模型的源漏電流Ids 表示為：
[0133] Ids(Vds，Vgs) -Ids-EEHEMT1-2 (Vds，Vgs) _(Ids-EEHEMT1-1 (Vds，Vgs)Ids-measured(vds，vgs))，
[0134] 其中，IdsEEHEMT11為有源補償子電路中高電子迀移率晶體管大信號模型EEHEMT1的 源漏電流，Ids__s_d為含有直流DCI-V輸出曲線數(shù)據(jù)的電流源的源漏電流，IdsEEHEMT12為與 源極電位可調(diào)的有源補償子電路相并聯(lián)的高電子迀移率晶體管大信號模型EEHEMT1的源 漏電流，vds為改進后的GaN高電子迀移率晶體管HEMT大信號模型的源漏電壓，Vgs為改進 后的GaN高電子迀移率晶體管HEMT大信號模型的柵源電壓。
[0135] 由于GaNHEMT的源極電壓通常為零，因此源極電位可調(diào)的有源補償子電路中的源 極電壓源的電壓值與改進的GaN高電子迀移率晶體管HEMT大信號模型的漏極電壓值大小 相等，符號相反，通過源極電位可調(diào)的有源補償子電路中的源極電壓抵消改進的GaN高電 子迀移率晶體管HEMT大信號模型的漏極電壓，使得有源補償子電路中的高電子迀移率晶 體管大信號模型EEHEMT1的源極電壓為零。
[0136] 本發(fā)明的效果可通過以下仿真進一步說明：
[0137] 仿真1，對有源補償子電路的直流DCI-V曲線進行仿真，結(jié)果如圖9,圖9中以柵 源電壓Vgs= -2V、-1V、0V三種偏置下為例，描述了有源補償子電路源漏電流Ids_braneh隨源 漏電壓Vds變化：
[0138] 了ds-branch (Vds，Vgs) Ids-EEHEMTl-1 (Vds，Vgs) Ids-measured (Vds，Vgs)，
[0139] 從圖9可見，有源補償子電路準確模擬現(xiàn)有的高電子迀移率晶體管大信號模型 EEHEMT1的源漏電流仿真值與圖1器件源漏電流的測試值之間在不同偏置下存在差異，因 而需要用有源補償子電路對高電子迀移率晶體管大信號模型EEHEMT1的源漏電流進行精 確的修正。
[0140] 另外，由于設(shè)計了有源補償子電路，能夠?qū)ΜF(xiàn)有高電子迀移率晶體管大信號模型 EEHEMT1的源漏電流進行精確的修正，因此在擬合得到高電子迀移率晶體管大信號模型 EEHEMT1的直流參數(shù)后，不需要進行耗時繁瑣的優(yōu)化步驟來優(yōu)化直流參數(shù)。
[0141] 仿真2,對改進前、后高電子迀移率晶體管大信號模型EEHEMT1的直流DCI-V曲線 進行仿真，并與實際圖1器件的直流DCI-V測試曲線進行對比，結(jié)果如圖10,圖10中以柵 源電壓Vgs= 0. 5V、-0. 5V、-1. 5V和-2. 5V四種偏置下為例，對結(jié)果進行了對比。
[0142] 從圖10中可以看出，在靠近膝點電壓的地方，是Kink效應(yīng)最顯著的地方，隨著漏 電壓的增大，源漏電流會呈現(xiàn)出明顯的電流跳躍，形成一個臺階；當漏電壓逐漸增加到很大 的時候，漏電流會呈現(xiàn)下降趨勢，漏電壓越大，自熱效應(yīng)造成的源漏電流下降越明顯。從圖 10中還可以看出，雖然現(xiàn)有的高電子迀移率晶體管大信號模型EEHEMT模型可以基本擬合 自熱效應(yīng)區(qū)域，但是仍然有不小的誤差，而且無法擬合器件的Kink效應(yīng)區(qū)域，這樣就會對 器件的靜態(tài)工作點的預(yù)測和電路效率的預(yù)測造成誤差。添加了有源補償子電路后的改進型 高電子迀移率晶體管大信號模型EEHEMT1后，由于有源補償子電路對現(xiàn)有的EEHEMT1輸出 電流進行了修正，因此可以將Kink效應(yīng)和自熱效應(yīng)區(qū)域無誤差地進行擬合，從而可以對器 件的靜態(tài)工作點和效率做出更加準確的預(yù)測，體現(xiàn)出了本發(fā)明的優(yōu)越性。
[0143] 仿真3,對本發(fā)明改進后的高電子迀移率晶體管大信號模型EEHEMT1的轉(zhuǎn)移曲線 和跨導(dǎo)曲線進行仿真，并與實際器件測試得到的轉(zhuǎn)移曲線和跨導(dǎo)曲線進行對比，結(jié)果如圖 11。從圖11中可以看出，仿真曲線和測試曲線能夠無誤差的擬合，表明改進后的高電子迀 移率晶體管大信號模型EEHEMT1能夠精確模擬真實器件的性能。
[0144] 仿真4,對本發(fā)明改進前、后的高電子迀移率晶體管大信號模型EEHEMT1散射參數(shù) 進行仿真，并與實際器件散射參數(shù)測試曲線進行對比，結(jié)果如圖12,其中圖12(a)為輸入端 口電壓反射系數(shù)，圖12(b)為正向電壓增益，圖12(c)為反向電壓增益，圖12(d)為輸出端 口電壓反射系數(shù)，由于EEHEMT1模型對直流模型和交流模型的建模是分開的，因此有源補 償子電路對直流模型的改進不會影響其交流特性。從圖12中可以看到，現(xiàn)有EEHEMT1模型 和改進的EEHEMT模型對交流特性的仿真結(jié)果相同，并且能夠很好的擬合器件測量的散射 參數(shù)。
[0145] 仿真5,在最佳偏置點下對本發(fā)明改進前后的高電子迀移率晶體管大信號模型 EEHEMT1性能進行仿真，并與實際器件的性能測試曲線進行對比，結(jié)果如圖13。從圖13中 可以看出，現(xiàn)有的EEHEMT1模型和改進的EEHEMT1模型均能夠很好的擬和輸出功率和功率 增益曲線。但是由于通過有源補償子電路改進的EEHEMT1大信號模型能夠更加精確的仿真 器件的直流I-V特性，因此與現(xiàn)有的EEHEMT1模型相比，本發(fā)明更加接近測量的數(shù)據(jù)。
[0146] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所坐的任何修改、同等替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 基于有源補償子電路的GaN HEMT大信號模型改進方法，其特征在于： (1) 對所用器件進行測量，并將測量數(shù)據(jù)通過擬合得到高電子迀移率晶體管大信號模 型EEHEMT1的參數(shù)； (2) 將所用器件測量得到的直流DC I-V輸出曲線寫入到一個電流源內(nèi)； (3) 將所述EEHEMl大信號等效電路模型與電流源進行并聯(lián)，組成有源補償核，分別在 有源補償核的源極、柵極和漏極三個電極各串聯(lián)一個電感，用來阻擋交流信號，同時在有源 補償核的柵極和漏極各串聯(lián)一個直流源，用來提供直流功率，構(gòu)成有源補償子電路，該有源 補償子電路的漏源電流I ds_to_hS :其中為有源補償子電路中高電子迀移率晶體管大信號模型EEHEMT1的源漏 電流，Ids__s_d為有源補償子電路中包含直流DC I-V輸出曲線數(shù)據(jù)的電流源的源漏電流； (4) 在有源補償子電路的源極串聯(lián)一個電壓源，形成一個源極電位可調(diào)的有源補償子 電路，再將該源極電位可調(diào)的有源補償子電路與所述EEHEMT1大信號等效電路模型并聯(lián)， 即將該源極電位可調(diào)的有源補償子電路的源極與所述EEHEMT1的漏極相連，將源極電位可 調(diào)的有源補償子電路的漏極與所述EEHEMT1模型的源極相連，得到改進后GaN高電子迀移 率晶體管HEMT大...