[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有效
申请号: | 201811404979.3 | 申请日: | 2018-11-23 |
公开(公告)号: | CN110008488B | 公开(公告)日: | 2023-02-10 |
发明(设计)人: | 刘军;班郁 | 申请(专利权)人: | 杭州电子科技大学;中国电子科技集团公司信息科学研究院 |
主分类号: | G06F30/367 | 分类号: | G06F30/367;G06F119/08 |
代理公司: | 杭州天昊专利代理事务所(特殊普通合伙) 33283 | 代理人: | 董世博 |
地址: | 310000*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | 本发明公开了一种基于支持向量机的功率放大器行为模型的建模方法,基于连续波高低温I‑V和小信号S参数的晶体管器件热阻和热容特性。热阻抗提取过程中使用的基本数据为高低温测试所得晶体管I‑V数据和低频小信号S参数,这些测试数据是如标准工艺线用以建立晶体管模型过程中常规测试数据,因而不需要借助如红外热成像仪器等附加测试设备。采用本方法提取得到热阻和热容特性参数,可精确用于器件自热效应评估、不同功率水平下晶体管结温变化、器件的热阻抗优化设计中。 | ||
搜索关键词: | 一种 提取 晶体管 通用型 热容 特性 方法 | ||
【主权项】:
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,Ii是i端口的电流,Vj是j端口的电压,Mi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=Ta+Tshe表示温度,Ta表示环境温度,Tshe=ZthPdiss表示器件自热效应导致的温度变化量,Pdiss=I1V1+I2V2是耗散功率,Zth是热阻抗;当器件处在恒定的环境温度下时Ta为常数,dT=ZthdPdiss,dPdiss=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,Rth是电阻,Cth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τthk=CthkRthk,kthk=M2V2Rthk;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fsh时,FinFET晶体管无自热效应,则中频频段下的Yij表示热隔离下的Y*ij用Yij_MF表示;根据Y*12和Y*21的公式,并用下列公式提取Cgd、跨导gm和时间常数τ:Cgd=Im(‑Y12_MF)/ωgm=mag(Y21_MF‑Y12_MF)τ=‑phase(Y21_MF‑Y12_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=‑jωCgd+gme‑jωτ,τthk=CthkRthk=1/(2πfthk),fthk表示谐振频率,有p个热时间常数τthk,取p个谐振频率点fthk,即可确定τthk的值;公式中存在p个未知数kthk,任意取p个角频率ω即可得到p个方程,从而求得未知数kthk,其中取的频率点为谐振频率点fthk,角频率与频率的关系为ω=2πf;最后通过关系式kthk=M2V2Rthk和τthk=CthkRthk得到热阻Rthk和热容Cthk的值。
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