專利名稱：三端口射頻器件射頻參數(shù)測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體測(cè)試技術(shù)，特別涉及一種三端口射頻器件射頻參數(shù)測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
在有源射頻器件的建模過程中，需要得到多端口的射頻參數(shù)(如射頻器件的散射 參數(shù)S參數(shù)等)。針對(duì)射頻雙極型晶體管、射頻MOS(Metal-oxide-semiconductor)晶體 管等三端口射頻器件，射頻建模需要有三個(gè)端口的射頻參數(shù)。例如針對(duì)如圖1所示的射頻 雙極型晶體管，射頻建模需要有關(guān)發(fā)射極、基極和集電極三個(gè)端口的射頻參數(shù)，而針對(duì)射頻 MOS(Metal-oxide-semiconductor)晶體管，射頻建模需要有關(guān)柵極、源極和漏極三個(gè)端口 的射頻參數(shù)。為了得到三端口射頻器件準(zhǔn)確的射頻參數(shù)，傳統(tǒng)方法是使用三端口射頻測(cè)試 設(shè)備進(jìn)行射頻晶體管測(cè)試，但三端口射頻測(cè)試設(shè)備價(jià)格昂貴，極大地提高了射頻器件的建 模成本，而且使用三端口射頻測(cè)試設(shè)備進(jìn)行射頻晶體管測(cè)試還需要設(shè)計(jì)特殊的三端口射頻 測(cè)試版圖結(jié)構(gòu)(例如特定某一端口接地)以滿足三端口測(cè)試設(shè)備的測(cè)試條件要求，增加了 三端口射頻器件射頻測(cè)試版圖的設(shè)計(jì)難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種三端口射頻器件射頻參數(shù)測(cè)試方法，成本低 且簡(jiǎn)單方便。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的三端口射頻器件射頻參數(shù)測(cè)試方法，三端口射頻 器件具有射頻端口 1、射頻端口 2、射頻端口 3三個(gè)端口，其特征在于，包括以下步驟一 .先設(shè)計(jì)三端口射頻器件版圖結(jié)構(gòu)，將其中任意一個(gè)射頻端口接地，接地的任 意一個(gè)端口標(biāo)示為射頻端口 3 ；二 .采用二端口射頻測(cè)試設(shè)備，將所述三端口射頻器件版圖結(jié)構(gòu)另外兩個(gè)端口射 頻端口 1、射頻端口 2作為射頻測(cè)試的兩個(gè)端口進(jìn)行二端口測(cè)試，得到二端口射頻S參數(shù)，即 S11_2P、S12_2P、S21_2P 和 S22_2P，Si j_2P 是二端口從端口 i 到端口 j 的傳輸系數(shù)(i = 1， 2 ； j = 1,2)；三.基于上述二端口測(cè)試所得到的四個(gè)射頻S參數(shù)，推導(dǎo)得出三端口射頻晶體管 射頻 S 參數(shù)S11_3P、S12_3P、S13_3P、S21_3P、S22_3P、S23_3P、S31_3P、S32_3P 和 S33_3P， Sij_3P是三端口從端口 i到端口 j的傳輸系數(shù)(i = 1,2,3 ;j = 1，2，3)，其中S33_3P = (S11_2P+S12_2P+S21_2P+S22_2P)/(4-S11_2P-S12_2P~S21_2P~S22_2P )；S32__3P =((1+S33_3P)/2)*(1-S12_2P-S22_2P)
S23__3P =((1+S33_3P)/2)*(1-S21_2P-S22_2P)
S22__3P =S22_2P+(S23_3P*S32_3P)/(1+S33_3P)
S21__3P =1-S22_3P-S23_3P ；
S12__3P =1-S22_3P-S32_3P ；
S31_3P = 1-S33_3P-S32_3P ；S13_3P = 1-S23_3P-S33_3P ；S11_3P = 1-S21_3P_S31_3P。所述三端口射頻器件可以為射頻雙極型晶體管。本發(fā)明的三端口射頻器件射頻參數(shù)測(cè)試方法，摒棄了使用三端口射頻測(cè)試設(shè)備進(jìn) 行三端口射頻器件射頻參數(shù)測(cè)試的傳統(tǒng)做法，設(shè)計(jì)三端口射頻器件特殊的版圖結(jié)構(gòu)，將其 中任意一個(gè)端口接地，使用簡(jiǎn)單的二端口射頻測(cè)試設(shè)備進(jìn)行射頻參數(shù)測(cè)試，然后通過推導(dǎo) 的二端口與三端口射頻參數(shù)轉(zhuǎn)換公式，得到三端口射頻器件射頻參數(shù)。本發(fā)明的三端口射 頻器件射頻參數(shù)測(cè)試方法，設(shè)計(jì)的三端口射頻器件版圖結(jié)構(gòu)是可以將其中任意一個(gè)端口接 地的，而不必固定將一特定的端口接地，降低了射頻測(cè)試版圖的設(shè)計(jì)難度，使用常規(guī)簡(jiǎn)單的 二端口射頻測(cè)試設(shè)備來進(jìn)行射頻參數(shù)測(cè)試，二端口射頻測(cè)試設(shè)備價(jià)格遠(yuǎn)低于三端口射頻測(cè) 試設(shè)備價(jià)格，能極大地降低三端口射頻器件的建模成本。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖1是射頻雙極型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的三端口射頻器件射頻參數(shù)測(cè)試方法一實(shí)施方式流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的三端口射頻器件射頻參數(shù)測(cè)試方法一實(shí)施方式如圖2所示，三端口射頻 器件具有射頻端口 1、射頻端口 2、射頻端口 3三個(gè)端口，包括以下步驟一 .先設(shè)計(jì)三端口射頻器件特殊的版圖結(jié)構(gòu)，將其中任意一個(gè)射頻端口接地，接 地的任意一個(gè)端口標(biāo)示為射頻端口 3 ；二 .采用常規(guī)的二端口射頻測(cè)試設(shè)備，將所述三端口射頻器件特殊的版圖結(jié)構(gòu)另 外兩個(gè)端口射頻端口 1、射頻端口 2作為射頻測(cè)試的兩個(gè)端口進(jìn)行測(cè)試，得到二端口射頻S 參數(shù)，即S11_2P, S12_2P, S21_2P和S22_2P, Sij_2P是二端口從端口 i到端口 j的傳輸系 數(shù)(i = 1,2 ； j = 1,2)；三.基于上述常規(guī)二端口測(cè)試所得到的四個(gè)射頻S參數(shù)，推導(dǎo)得出三端口射頻晶 體管射頻S參數(shù)，即九個(gè)三端口射頻參數(shù)。如果設(shè)ai(i = 1,2,3)為三端口射頻測(cè)試的入 射電壓波，設(shè)bi(i = 1,2,3)為三端口射頻測(cè)試的反射電壓波，同時(shí)設(shè)三端口射頻S參數(shù)分 別是S11_3P、S12_3P、S13_3P、S21_3P、S22_3P、S23_3P、S31_3P、S32_3P 和 S33_3P，Si j_3P
是三端口從端口 i到端口 j的傳輸系數(shù)(i = 1，2，3 ;j =1，2，3)，則有以下關(guān)系
bl = Sll_3P*al+S12_3P*a2+S13_3P*a3(1)
b2 = S21_3P*al+S22_3P*a2+S23_3P*a3(2)
b3 = S31_3P*al+S32_3P*a2+S33_3P*a3(3)
設(shè)接地的任意一個(gè)端口為射頻端口 3，于是有
a3 = -b3(4)
由式⑴ ⑷可進(jìn)一步推出
S11_2P = S11_3P-(S13_3P*S31_3P)/(1+S33_3P)(5)
S12__2P =S12_3P-(S13_3P*S32_3P)/(1+S33_3P)(6)
S21__2P =S21_3P- (S31_3P*S23_3P)/(1+S33_3P)(7)
S22__2P =S22_3P-(S23_3P*S32_3P)/(1+S33_3P)(8)
由式(5)‘ (8)可進(jìn)一步推出
S33__3P =(S11_2P+S12_2P+S21_2P+S22_2P)/(4-Sll__2P-S12_2P-S21_2P-S22_2P)(9)
S32__3P =((1+S33_3P)/2)*(1-S12_2P-S22_2P)(10)
S23__3P =((1+S33_3P)/2)*(1-S21_2P-S22_2P)(11)
S22__3P =S22_2P+ (S23_3P*S32_3P)/(1+S33_3P)(12)
S21__3P =1-S22_3P-S23_3P(13)
S12__3P =1-S22_3P-S32_3P(14)
S31__3P =1-S33_3P-S32_3P(15)
S13__3P =1-S23_3P-S33_3P(16)
Sll__3P =1-S21_3P-S31_3P(17)
由式(9)廣-(17)可看出九個(gè)三端口射頻S參數(shù)都可以基于常規(guī)二端口測(cè)試所得
到的四個(gè)射頻S參數(shù)推導(dǎo)而得出。一實(shí)施例，射頻雙極型晶體管結(jié)構(gòu)如圖1所示，其三端口分別是作為射頻端口 3的 發(fā)射極、作為射頻端口 1的基極和作為射頻端口 2的集電極，包括以下步驟一 .先設(shè)計(jì)射頻雙極型晶體管特殊的版圖結(jié)構(gòu)，將作為射頻端口 3的發(fā)射極和地 短接；二 .將作為射頻端口 1的基極和作為射頻端口 2的集電極作為射頻測(cè)試的二端 口，采用常規(guī)的二端口射頻測(cè)試設(shè)備對(duì)以上射頻雙極型晶體管特殊的版圖結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試， 得到二端 口射頻 S 參數(shù)，即 S11_2P, S12_2P, S21_2P 和 S22_2P ；三.基于上述常規(guī)二端口測(cè)試所得到的四個(gè)射頻S參數(shù)，推導(dǎo)得出射頻雙極型 晶體管射頻 S 參數(shù)S11_3P、S12_3P、S13_3P、S21_3P、S22_3P、S23_3P、S31_3P、S32_3P 和
S33_3P，其中
S33__3P =(S11_2P+S12_2P+S21_2P+S22_2P)/(4-S11_2P_S12_2P_S21_2P_S22_2P)
S32__3P =((1+S33_3P)/2)*(1-S12_2P-S22_2P)
S23__3P =((1+S33_3P)/2)*(1-S21_2P-S22_2P)
S22__3P =S22_2P+ (S23_3P*S32_3P)/(1+S33_3P)
S21__3P =1-S22_3P-S23_3P
S12__3P =1-S22_3P-S32_3P
S31__3P =1-S33_3P-S32_3P
S13__3P =1-S23_3P-S33_3P
Sll__3P =1-S21_3P-S31_3P
本發(fā)明的JΞ端口射頻器件射頻參數(shù)測(cè)試方法，摒棄了使用三端口射頻測(cè)試設(shè)備進(jìn)
行三端口射頻器件射頻參數(shù)測(cè)試的傳統(tǒng)做法，設(shè)計(jì)三端口射頻器件特殊的版圖結(jié)構(gòu)，將其 中任意一個(gè)端口接地，使用簡(jiǎn)單的二端口射頻測(cè)試設(shè)備進(jìn)行射頻參數(shù)測(cè)試，然后通過推導(dǎo) 的二端口與三端口射頻參數(shù)轉(zhuǎn)換公式，得到三端口射頻器件射頻參數(shù)。本發(fā)明的三端口射頻器件射頻參數(shù)測(cè)試方法，設(shè)計(jì)的三端口射頻器件版圖結(jié)構(gòu)是可以將其中任意一個(gè)端口接 地，而不必固定將一確定的端口接地，降低了射頻測(cè)試版圖的設(shè)計(jì)難度，使用常規(guī)簡(jiǎn)單的二 端口射頻測(cè)試設(shè)備來進(jìn)行射頻參數(shù)測(cè)試，二端口射頻測(cè)試設(shè)備價(jià)格遠(yuǎn)低于三端口射頻測(cè)試 設(shè)備價(jià)格，能極大地降低三端口射頻器件的建模成本。
權(quán)利要求
1. 一種三端口射頻器件射頻參數(shù)測(cè)試方法，三端口射頻器件具有射頻端口 1、射頻端 口 2、射頻端口 3三個(gè)端口，其特征在于，包括以下步驟一.先設(shè)計(jì)三端口射頻器件版圖結(jié)構(gòu)，將其中任意一個(gè)射頻端口接地，接地的任意一 個(gè)端口標(biāo)示為射頻端口 3;二.采用二端口射頻測(cè)試設(shè)備，將所述三端口射頻器件版圖結(jié)構(gòu)另外兩個(gè)端口射頻 端口 1、射頻端口 2作為射頻測(cè)試的兩個(gè)端口進(jìn)行二端口測(cè)試，得到二端口射頻S參數(shù)，即 S11_2P、S12_2P、S21_2P 和 S22_2P，Si j_2P 是二端口從端口 i 到端口 j 的傳輸系數(shù)(i = 1， 2 ； j = 1,2)；三.基于上述二端口測(cè)試所得到的四個(gè)射頻S參數(shù)，推導(dǎo)得出三端口射頻晶體管射頻S 參數(shù)S11_3P、S12_3P、S13_3P、S21_3P、S22_3P、S23_3P、S31_3P、S32_3P 和 S33_3P，Si j_3P 是三端口從端口 i到端口 j的傳輸系數(shù)(i = 1，2，3 ;j = 1，2，3)，其中S33_3P = (S11_2P+S12_2P+S21_2P+S22_2P)/(4-S11_2P-S12_2P-S21_2P-S22_2P)；S32_3P = ((1+S33_3P)/2)*(1-S12_2P-S22_2P)；S23_3P = ((1+S33_3P)/2)*(1-S21_2P-S22_2P)；S22_3P = S22_2P+(S23_3P*S32_3P)/(1+S33_3P)；S21__3P =1--S22__3P--S23__3P ；S12__3P =1--S22__3P--S32__3P ；S31__3P =1--S33__3P--S32__3P ；S13__3P =1--S23__3P--S33__3P ；Sll3P =1--S213P--S313P。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三端口射頻器件射頻參數(shù)測(cè)試方法，其特征在于，所述三端 口射頻器件為射頻雙極型晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三端口射頻器件射頻參數(shù)測(cè)試方法，其特征在于，將射頻雙 極型晶體管版圖結(jié)構(gòu)的發(fā)射極作為射頻端口 3和地短接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三端口射頻器件射頻參數(shù)測(cè)試方法，先設(shè)計(jì)三端口射頻器件版圖結(jié)構(gòu)，將其中任意一個(gè)射頻端口接地，然后采用二端口射頻測(cè)試設(shè)備，將所述特定三端口射頻器件版圖結(jié)構(gòu)另外兩個(gè)端口作為射頻測(cè)試的兩個(gè)端口進(jìn)行二端口測(cè)試，得到二端口射頻S參數(shù)，基于上述二端口測(cè)試所得到射頻S參數(shù)，推導(dǎo)得出三端口射頻晶體管射頻S參數(shù)。本發(fā)明的三端口射頻器件射頻參數(shù)測(cè)試方法成本低且簡(jiǎn)單方便。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102063515SQ200910201829
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者周天舒 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司