[发明专利]场效应晶体管寄生电阻和沟道参数的提取方法

摘要

本发明提供了一种场效应晶体管寄生电阻和沟道参数的提取方法，其包括以下步骤：将场效应晶体管的漏极开路、源极接地后在栅极施加正向偏置电压，以获得栅源电压与栅源电流的关系式以及漏源电压与栅源电流的第一关系式；保持场效应晶体管的漏极开路、源极接地，在漏极注入恒定直流电流，以获得漏源电压与栅源电流的第二关系式；将场效应晶体管的源极开路、漏极接地后在栅极施加正向偏置电压，以获得栅漏电压与栅漏电流的关系式以及源漏电压与栅漏电流的关系式；对获得的所有关系式进行方程式数值求解得到场效应晶体管的寄生电阻、沟道电阻和夹断电压。通过上述方式，本发明能够简化提取过程，提高提取结果精度以及降低成本。

主权项

1.一种场效应晶体管寄生电阻和沟道参数的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：将场效应晶体管的漏极开路、源极接地后在栅极施加正向偏置电压，对场效应晶体管进行电压电流测试以获得栅源电压与栅源电流的关系式以及漏源电压与栅源电流的第一关系式；其中，栅源电压与栅源电流的关系式为栅源电压与栅源电流的伏安特性曲线的斜率；具体而言，将场效应晶体管的漏极开路、源极接地后，场效应晶体管等效为一个肖特基二极管，此时，采用半导体参数分析仪或者电流电压计在栅极上施加一个正向偏置电压；由电压电流关系以及肖特基二极管的电流公式，得到栅源电压与栅源电流的伏安特性曲线的斜率为：式中，Vgs为栅源电压，Igs为栅源电流，n为二极管理想因子，T为温度，q为单位电荷量，Rch为栅极零偏置时的沟道电阻，αg(i)为与栅极电流相关的变量，用于表示栅极电流Ig对沟道电阻的影响；其中：式中，Vth为器件的夹断电压；此时：在栅极施加正向偏置电压时，得到未引入漏极电流时的漏源电压Vds与栅源电流Igs的第一关系式：式中，为测得的漏极到源极的电阻，由漏源电压V_ds与栅源电流I_gs关系曲线的斜率得到；α(i)同样为与栅极电流相关的变量，当i≥15时，保持场效应晶体管的漏极开路、源极接地，在漏极注入恒定直流电流，对场效应晶体管进行电压电流测试以获得漏源电压与栅源电流的第二关系式；其中，漏源电压与栅源电流的第二关系式为在恒定直流电流下的漏源电压与栅源电流的伏安特性曲线；具体而言，在漏极恒定直流电流Ids；这样，在式(4)的基础上引入恒定直流电流Ids的影响后，漏源电压Vds与栅源电流Igs的伏安特性曲线可以表示为：Vds＝(Rd+Rs+Rch)·Ids+(Rs+α(i)·Rch)·Igs    (6)在恒定直流电流Ids恒定的条件下，漏源电压Vds与栅源电流Igs的伏安特性曲线的斜率即为Rs+α(i)·Rch，记录该曲线的延长线与恒定直流电流Igs＝0的交点的值，并用该值除以恒定直流电流Ids得到：Rtotal＝Rd+Rs+Rch     (7)将场效应晶体管的源极开路、漏极接地后在栅极施加正向偏置电压，对场效应晶体管进行电压电流测试以获得栅漏电压与栅漏电流的关系式以及源漏电压与栅漏电流的关系式；其中，栅漏电压与栅漏电流的关系式为栅漏电压与栅漏电流的伏安特性曲线的斜率；源漏电压与栅漏电流的关系式为源漏电压与栅漏电流的伏安特性曲线；将场效应晶体管的源极开路、漏极接地后，同样场效应晶体管等效为一个肖特基二极管，由电压电流关系以及肖特基二极管的电流公式，得到栅漏电压Vgd与栅漏电流Igd的关系式以及源漏电压Vsd与栅漏电流Igd的关系式为：对栅源电压与栅源电流的关系式、漏源电压与栅源电流的第一关系式、漏源电压与栅源电流的第二关系式、栅漏电压与栅漏电流的关系式和源漏电压与栅漏电流的关系式进行方程式数值求解得到场效应晶体管的寄生电阻、沟道电阻和夹断电压；将上述步骤测试结果做数据处理，在上述步骤中，共有9个未知数或中间变量，分别为Rs、Rd、Rg、Rch、Vth、i、αg(i)、α(i)、Rtotal，联立(1)～(9)式，采用数值求解的方法，就得到场效应晶体管的寄生电阻、沟道电阻和夹断电压的最终值。