[发明专利]一种提取晶体管的通用型热阻和热容特性的方法

权利要求书

1.一种提取晶体管的通用型热阻和热容特性的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

101)建立模型热导阻抗关系步骤：根据FinFET晶体管模型提出包含寄生参数的FinFET晶体管的小信号模型，并得到导热阻抗与二端口网络的参数Y之间的关系式如下：

其中i,j＝1,2，1代表栅极，2代表漏极；Y^*_ij表示热隔离下的Y参数，I_i是i端口的电流，V_j是j端口的电压，M_i是温度系数，表示i端口电流在固定电压下单位温度变化下的相对变化量，T＝T_a+T_she表示温度，T_a表示环境温度，T_she＝Z_thP_diss表示器件自热效应导致的温度变化量，P_diss＝I₁V₁+I₂V₂是耗散功率，Z_th是热阻抗；当器件处在恒定的环境温度下时T_a为常数，dT＝Z_thdP_diss，dP_diss＝I₁dV₁+V₁dI₁+I₂dV₂+V₂dI₂，从而带入得到如下公式：

由于FinFET的栅极电流I₁很小而忽略，因此简化为如下公式：

而根据FinFET的热等效模型，有如下公式：

其中，R_th是电阻，C_th是电容，p、k、j、ω为参数；从而根据FinFET的简化后公式与FinFET的热等效模型公式结合，可得如下公式：

其中τ_thk＝C_thkR_thk，k_thk＝M₂V₂R_thk；

102)计算热阻抗值步骤：根据FinFET晶体管模型与步骤101)可知Y^*₁₂和Y^*₂₁可以表示为如下公式：

当频率大于热截止频率f_sh时，FinFET晶体管无自热效应，则中频频段下的Y_ij表示热隔离下的Y^*_ij用Y_ij__MF表示；根据Y^*₁₂和Y^*₂₁的公式，并用下列公式提取C_gd、跨导g_m和时间常数τ：

C_gd＝Im(-Y_{12_MF})/ω

g_m＝mag(Y_{21_MF}-Y_{12_MF})

τ＝-phase(Y_{21_MF}-Y_{12_MF})/ω

其中Im表示取复数的虚部，mag表示取复数的幅度，phase表示取复数的相位；

将变换形式后得到下式：

其中Y^*₂₁＝-jωC_gd+g_me^-jωτ，τ_thk＝C_thkR_thk＝1/(2πf_thk)，f_thk表示谐振频率，有p个热时间常数τ_thk，取p个谐振频率点f_thk，即可确定τ_thk的值；公式中存在p个未知数k_thk，任意取p个角频率ω即可得到p个方程，从而求得未知数k_thk，其中取的频率点为谐振频率点f_thk，角频率与频率的关系为ω＝2πf；最后通过关系式k_thk＝M₂V₂R_thk和τ_thk＝C_thkR_thk得到热阻R_thk和热容C_thk的值。