1 西安石油大学陕西省油气井测控技术重点实验室，陕西西安 710065
2 西安微电子技术研究所，陕西西安 710054
Cuk变换器具有输入与输出电流纹波低、能量双向流动等优点，在新能源发电和直流微网中具有良好的应用前景。在分析变换器工作原理的基础上，分别建立导通和截止状态的开关流图; 引入以乘法器描述的开关支路模型，推导变换器在整个开关周期的开关流图; 对开关支路施加扰动，提取变换器的小信号模型，并应用梅森公式计算变换器的传递函数。采用 PSIM软件对变换器小信号模型进行仿真，结果证明了模型的正确性，本文方法对高阶开关变换器建模具有较高的参考价值。
开关流图法 Cuk变换器 小信号模型 仿真验证 switching flow graph method Cuk converter small signal model simulation and verification 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(5): 689
1 先进输电技术国家重点实验室(国网智能电网研究院有限公司), 北京 昌平 102209
2 中国科学院半导体研究所 半导体材料科学重点实验室, 北京 100083
阈值电压、栅内阻、栅电容是碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的重要电学参数, 但受限于器件寄生电阻、栅介质界面态等因素, 其提取过程较为复杂且容易衍生不准确性。文章通过器件建模和实验测试, 揭示了MOSFET的栅电容非线性特征, 构建了电容-电阻串联电路测试方法, 研究了SiC MOSFET的栅内阻和阈值电压特性。分别获得栅极阻抗和栅源电压、栅极电容和栅源电压的变化规律, 得到栅压为-10V时的栅内阻与目标值误差小于0.5Ω, 以及串联电容相对栅源电压变化最大时的电压近似为器件阈值电压。相关结果与固定电流法作比较, 并分别在SiC平面栅和沟槽栅MOSFET中得到验证。因此, 该种电容-电阻法为SiC MOSFET器件所面临的阈值电压漂移、栅极开关振荡现象提供较为便捷的评估和预测手段。
碳化硅 金属氧化物半导体场效应晶体管 阈值电压 栅内阻 小信号模型 SiC MOSFET threshold voltage internal gate resistance small-signal model
1 西安石油大学 电子工程学院，陕西 西安 710065
2 中国航天科技集团公司第九研究院 第七七一研究所，陕西 西安 710119
基于耦合电感的高增益变换器在新能源发电和直流微电网中均有良好的应用前景。论文在分析基于耦合电感的高增益升降压(Buck-Boost)变换器工作原理的基础上，采用开关流图法建立变换器的模型，详细推导了变换器的稳态模型和交流小信号模型；电力仿真(PSIM)软件对变换器小信号模型的仿真结果证明论文模型的正确性。论文结果对高增益DC/DC 变换器控制回路的设计具有较高的参考价值。
耦合电感 高增益 Buck-Boost 变换器 开关流图法 小信号模型 coupled inductor high gain Buck-Boost converter switching flow-graph method small signal model 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(2): 176
1 School of Microelectronics, Xidian University, Key Laboratory of Wide Band-Gap Semiconductor Materials and Devices, Xi’an7007, China
2 Electrical Engineering College, Henan University of Science and Technology, Luoyang47103, China
提出了一种改进的直接提取方法来提取InP HBT小信号等效电路中的模型参数，并将其成功地应用InP异质结双极晶体管（HBT）小信号等效电路。在所采用的模型中考虑了分布式基极-集电极电容效应。与其他直接参数提取方法相比，该方法从外围寄生元件到内部本征元件依次进行参数提取，提取过程较为清晰。除寄生参数外，其余所有的参数计算均未经过任何简化近似。该方法依赖于S参数的测量，所有等效电路参数直接从S参数数据中提取，而无需任何基于初始值的近似。在0.1 ~ 40 GHz的频率范围内，直接提取法在InP HBT上得到了成功的验证，并在整个频率范围内得到了较好的测量结果与计算结果的一致性。
直接提取法 磷化铟异质结双极型晶体管 小信号模型 参数提取 direct extraction method InP HBT small-signal model parameter extraction
西南交通大学 物理科学与技术学院, 成都 610031
对用于高压场合的LCC谐振变换器进行了分析和研究, 采用基波近似法推导等效模型, 建立了谐振电路的大信号模型和等效模型, 对LCC谐振变换器的稳态特性进行分析, 采用了一种以输入阻抗角为限定条件的参数设计方法, 该方法可以实现谐振变换器零电压开关的同时兼顾谐振电流对效率的影响。在大信号模型的基础上, 建立了小信号模型, 得到输出电压与输入占空比之间的传递函数, 从而建立闭环系统, 实现电压的宽范围输出。通过Simulink仿真验证了所设计的LCC谐振变换器可实现全负载范围的零电压开关(ZVS), 说明了设计方法的可行性。
LCC谐振 稳态分析 小信号模型 闭环 零电压开关 LCC resonance steady state analysis small signal model closed loop zero voltage switch 强激光与粒子束
2019, 31(4): 040009
北京理工大学 毫米波与太赫兹技术北京市重点实验室, 北京 100081
利用改进的小信号模型对采用100 nm InAlAs/InGaAs/InP工艺设计实现的PHEMTs器件进行建模, 并设计实现了一款W波段单片低噪声放大器进行信号模型的验证。为了进一步改善信号模型低频S参数拟合差的精度, 该小信号模型考虑了栅源和栅漏二极管微分电阻, 在等效电路拓扑中分别用Rfs和Rfd表示.为了验证模型的可行性, 基于该信号模型研制了W波段低噪声放大器单片.在片测试结果表明：最大小信号增益为14.4 dB@92.5 GHz, 3 dB 带宽为25GHz@85-110 GHz.而且, 该放大器也表现出了良好的噪声特性, 在88 GHz处噪声系数为4.1 dB, 相关增益为13.8 dB.与同频段其他芯片相比, 该放大器单片具有宽3 dB带宽和高的单级增益.
赝高电子迁移率晶体管(PHEMTs) 小信号模型 毫米波和亚毫米波 单片微波集成电路(MMIC) 低噪声放大器 InAlAs/InGaAs/InP InAlAs/InGaAs/InP pseudomorplic high electronic mobility transistor small-signal model millimeter and submillimeter monolithic millimeter-wave integrated circuit (MM low noise amplifier (LNA)
1 郑州大学 物理工程学院,河南 郑州 450001
2 中国科学院微电子研究所,北京 100029
针对InAlAs/InGaAs InP基 HEMTs提出了一种16参数小信号拓扑结构.拓扑结构中引入栅源电阻(Rgs)表征短栅沟间距引起的栅泄漏电流效应.另外还引入输出跨导(gds)和漏延迟(τds)描述漏端电压对沟道电流的影响以及漏源电容(Cds)引起的相位变化,从而提高了S22参数拟合精度.外围寄生参数通过open和short拓扑结构计算得出,本征部分利用去除外围寄生参数后的Y参数计算得出,最终模型参数值经过优化以达到最佳拟合状态而确定.结果表明,s参数和频率特性的仿真值与测试数据拟合程度很好,Rgs和τds的引入降低了模型误差.准确合适的InP基HEMTs小信号模型对于高频电路设计非常重要.
InP基高电子迁移率晶体管 小信号模型 栅泄漏电流 漏端延时
华东师范大学 信息科学技术学院 电子工程系, 上海 200062
对纳米级金属氧化物半导体场效应管器件提出了改进的小信号模型.该改进模型中综合考虑了馈线的趋肤效应和器件多胞结构的影响.提取过程中, 根据可缩放规律, 由传统模型的参数推导出元胞参数.将模型应用于8×0.6×12 μm (栅指数×栅宽×元胞数量)、栅长为90 nm的MOSFET器件在1~40 GHz范围内的建模, 测试所得S参数和模型仿真所得S参数能够高度地吻合.
半导体技术 小信号模型 模型参数提取 趋肤效应 多胞模型 semi-conductor technology small-signal model parameter extraction of model skin effect multi-cell model
