[发明专利]晶体管输出电阻频散特性的测量方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及晶体管输出电阻频散特性的测量方法及系统。

背景技术

目前，世界上对例如是氮化镓（GaN）等高电子迁移率晶体管材料的研究还面临很多瓶颈，严重制约了晶体管器件与集成电路的发展，其外延生长也处于不成熟的阶段，生长过程中常会引入大量位错或者缺陷，在器件的不同材料界面处引入界面态，并在材料内部引入陷阱等缺陷，产生深的陷阱能级，严重改变了器件沟道中的载流子产生捕获和释放过程，大大影响源漏电流的变化、器件的功率特性以及整个器件的电学特性。

器件沟道与衬底间界面处的陷阱效应会大大影响器件的电学特性，使得器件的电流和功率大大降低。由于陷阱所对应能级的时间因子大部分在微秒至毫秒之间，因此这些陷阱大部分只能对500kHz以下的交流信号产生响应，而不会随着更高频率的信号发生变化，因为陷阱的充放电过程跟不上更高频率的信号的变化速率，因此通过对氮化镓等晶体管器件输出电阻的低频响应曲线分析，尤其是输出电阻频率散射特性（简称为频散特性）所表现出的栅延迟以及漏延迟，可以测量并判断器件中陷阱特性，判断材料质量和器件的优劣，进而推断器件工艺制程的稳定度。

在小信号应用时，一个微波射频电路设计者通常忽略了频散效应，因为频散一般发生的频段远低于设计者所关注的频带。但当电路处于大信号激励下，所用的大信号模型需要对器件直流和射频特性的仿真都要准确。所以在大信号模型的建立过程中，需要考虑陷阱效应，通过对输出电阻在低频下的频散特性的测量，可以提取出与陷阱效应相关的输出电阻低频散射参数，将其加入到大信号模型的频散子电路中对模型进行修正，可以更精确地对器件的功率及交调性能进行仿真。综上所述，简易并准确地测量晶体管器件的输出电阻频散特性具有十分重要的意义。

发明内容

本发明实施例的目的是为了解决现有技术中没有给出实际测量晶体管输出电阻频散特性的问题，提供一种可以测量晶体管器件的输出电阻频散特性的测量方法及系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种晶体管输出电阻频散特性的测量方法，包括：

为晶体管的栅极提供负向偏置电压；

为晶体管的漏极提供正向偏置电压和交流信号；

获取晶体管在所述交流信号为选定频率下的输出电阻；

获取所述输出电阻与所述交流信号的选定频率之间的对应关系，以得到所述晶体管输出电阻频散特性。

优选的是，所述方法还包括：对所述交流信号进行抗所述正向偏置电压干扰的处理。

优选的是，所述方法还包括：对所述正向偏置电压进行隔离所述交流信号的处理。

优选的是，所述方法还包括：所述交流信号的幅值小于等于500毫伏。

优选的是，所述方法还包括：所述交流信号的选定频率在20Hz至200KHz之间选择。

所述获取晶体管在所述交流信号为选定频率下的输出电阻包括：

获取所述晶体管的漏极与源极之间的漏源电压；

利用采样电阻获取所述晶体管的漏极与源极之间的漏源电流；

根据所述晶体管的漏源电压和漏源电流，获取所述晶体管在所述交流信号为选定频率下的输出电阻。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种晶体管输出电阻频散特性的测量系统，包括：

第一直流电源模块，用于为晶体管的栅极提供负向偏置电压；

第二直流电源模块，用于为晶体管的漏极提供正向偏置电压；

交流信号输出模块，用于为晶体管的漏极提供交流信号；

输出电阻测量模块，用于获取晶体管在所述交流信号为选定频率下的输出电阻；以及，

频散特性输出模块，用于获取所述输出电阻与所述交流信号的选定频率之间的对应关系，以得到所述晶体管输出电阻频散特性。

优选的是，所述系统还包括：抗干扰模块，用于对所述交流信号进行抗所述正向偏置电压干扰的处理。

优选的是，所述系统还包括：隔离模块，用于对所述正向偏置电压进行隔离所述交流信号的处理。

优选的是，所述输出电阻测量模块包括：

第一电压测量单元，用于获取所述晶体管的漏极与源极之间的漏源电压；

第二电压测量单元，用于利用采样电阻获取所述晶体管的漏极与源极之间的漏源电流；以及，

输出电阻计算单元，用于根据所述晶体管的漏源电压和漏源电流，获取所述晶体管在所述交流信号为选定频率下的输出电阻。