针对3 nm环栅场效应晶体管，提出了一种射频小信号等效电路模型及基于有理函数拟合的解析模型参数提取方法。首先，在关态条件下提取不受偏置影响的非本征栅/源/漏极电阻、栅到源/漏电容、衬底电容和电阻。然后，在不同偏置条件下提取受偏置影响的本征模型参数。使用Sentaurus TCAD和Matlab对器件进行仿真并拟合得到相关参数，在ADS中验证等效电路模型。结果表明，在10 MHz~300 GHz频率范围内，TCAD仿真与等效电路仿真S参数的最大误差低于269%，证实了所建立模型及建模方法的准确性。该项研究成果对射频集成电路设计具有参考价值。

为了有效地表征45 nm MOSFET毫米波频段下的电学特性, 研究了其高频等效电路的建模方法。基于45 nm MOSFET的器件物理结构及其导纳参数分析, 通过综合考虑器件的本征物理特性、管脚及测试寄生特性, 提出了一种准静态近似的高频等效电路模型及其参数直接提取的高精度简化算法, 以此来统一表征模型参数从强反型区到弱反型区的偏置依赖性, 并使之在不同偏置条件下的特性表征具有良好的连续性, 以便于移植到商业仿真设计自动化工具中。通过ADS2013仿真工具的散射参数模拟结果与测量数据的一致性比较, 验证了所建模型的实用性及其参数提取算法的准确性, 并表征了45 nm器件的偏置依赖性。

建立了单载流子传输双异质结光敏晶体管的小信号等效电路模型.分析了单载流子传输双异质结光敏晶体管光生电流的产生机制, 并将其作为基极电流的一部分, 引入到小信号等效电路中.分析了单载流子传输双异质结光敏晶体管中单载流子传输的输运方式对光跨导、发射结电阻、发射结结电容和集电结结电容的影响.基于所建模型, 研究了InP基单载流子传输双异质结光敏晶体管的光特征频率和光电流增益受光窗口面积和入射光功率的影响.结果表明, 在同样入射光功率下, 存在一个最佳的光窗口面积使得光特征频率获得最大值, 最佳光窗口面积随入射光功率的增加在一定面积范围内发生偏移.在固定光窗口面积(8×8 μm2)条件下, 随着输入光功率的增加, 光特征频率先增大后减小, 在280 μW时达到最高值150 GHz, 光短路电流增益也随着光功率的增加而逐渐增加, 在入射光功率750 μW时达到饱和, 饱和增益为82 dB.

根据太赫兹平面肖特基二极管物理结构, 在理想二极管SPICE参数模型的基础上建立了二极管小信号等效电路模型。依据该二极管等效电路模型设计了基于共面波导(CPW)去嵌方法的二极管S参数在片测试结构, 并对其在0.1~50 GHz、75~110 GHz频率范围内进行了高频小信号测试, 利用测试结果提取了高频下二极管电路模型中各部分电容、电阻以及电感参数。将相应的高频下电容与电阻参数分别与低频经验公式电容值和直流I-V测试提取的电阻值进行了对比, 并利用仿真手段对高频参数模型进行了验证。完整的参数模型以及测试手段相较于理想二极管SPICE模型和传统的参数提取方法可以更为准确地表征器件在高频下的工作状态。该建模思路可用于太赫兹频段非线性电路的优化设计。