專利名稱：肖特基變容管的大信號等效電路模型及其提參方法
技術領域：
本發明涉及一種肖特基變容管的大信號等效電路模型及其提參方法，尤其涉及一種臺面結構肖特基變容管的大信號等效電路模型及其提參方法，屬于微波器件中的變容管技術領域。
背景技術：
肖特基變容管是一種常用的微波器件。因為其C-V的非線性關系，被廣泛應用于微波非線性電路設計中，如壓控振蕩器、移相器、混頻器，倍頻器等。
圖1為現有技術中臺面結構的肖特基變容管的結構示意圖。如圖1所示，在絕緣襯底10上設有一 N+區11，在所述N+區11上設有一 N區12，絕緣襯底10、N+區11和N區 12上設有介質層13，介質層13上設有陽極15和陰極14，該臺面結構的肖特基變容管由于寄生效應小、制作工藝簡單得到了廣泛的關注。然而由于缺少精確的大信號模型，嚴重影響了這種變容管在微波非線性電路中的應用。
發明內容
本發明針對現有臺面結構的肖特基變容管由于缺少精確的大信號模型，而嚴重影響其在微波非線性電路中應用的不足，提供一種臺面結構肖特基變容管的大信號等效電路模型及其提參方法。本發明解決上述技術問題的技術方案如下一種肖特基變容管的大信號等效電路模型包括陽極PAD對地的寄生電容、引線寄生電感、串聯寄生電阻、結區非線性電容、結區非線性電阻和陰極PAD對地的寄生電容；所述陽極PAD對地的寄生電容和引線寄生電感相串聯，所述引線寄生電感和串聯寄生電阻相串聯，所述結區非線性電阻和結區非線性電容相并聯后，再串聯在串聯寄生電阻和陰極PAD對地的寄生電容之間。在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。進一步，所述結區非線性電容和結區非線性電阻滿足如下關系式
權利要求
1.一種肖特基變容管的大信號等效電路模型，其特征在于，所述大信號模型包括陽極 PAD對地的寄生電容(20)、引線寄生電感(21)、串聯寄生電阻(22)、結區非線性電容03)、 結區非線性電阻04)和陰極PAD對地的寄生電容05)；所述陽極PAD對地的寄生電容QO) 和引線寄生電感相串聯，所述引線寄生電感和串聯寄生電阻02)相串聯，所述結區非線性電阻04)和結區非線性電容03)相并聯后，再串聯在串聯寄生電阻02)和陰極PAD對地的寄生電容05)之間。
2.根據權利要求1所述的肖特基變容管的大信號等效電路模型，其特征在于，所述結區非線性電容03)和結區非線性電阻04)滿足如下關系式
3.一種肖特基變容管的大信號等效電路模型的提參方法，其特征在于，所述提參方法包括步驟A 對肖特基變容管進行直流測試，得到肖特基變容管的I-V特性曲線，并通過I-V 特性曲線得到結區非線性電阻04)；步驟B:在小于肖特基變容管開啟電壓且大于反向擊穿電壓的范圍內，任取一個電壓點，測得此電壓下肖特基變容管的S參數；步驟C 利用步驟B測得的S參數提取陽極PAD對地的寄生電容00)和陰極PAD對地的寄生電容05)；步驟D 測量從肖特基變容管的開啟電壓至反向擊穿電壓偏壓范圍內不同偏壓下的S 參數；步驟E 利用步驟D測得的不同偏壓下的S參數，提取得到結區非線性電容03)；步驟F 測量肖特基變容管在正向大電流情況下的S參數，利用測得的S參數和直流測試結果提取引線寄生電感和串聯寄生電阻02)。
4.根據權利要求3所述的肖特基變容管的大信號等效電路模型的提參方法，其特征在于，所述步驟A通過I-V特性曲線得到參數Is和η的值，并代入公式
5.根據權利要求3所述的肖特基變容管的大信號等效電路模型的提參方法，其特征在于，所述步驟B是利用自動網絡分析儀和探針臺測得此電壓下肖特基變容管的S參數。
6.根據權利要求3所述的肖特基變容管的大信號等效電路模型的提參方法，其特征在于，所述步驟C包括將步驟B測得的S參數數據轉化為Y參數，并根據如下的三個公式CN 102479263 A權禾丨J 要求書2/2頁Im(Y11) = 2 Jif (CJCj)-Im(Y12) = -Im(Y21) = 2π fCjIm(Y22) = 2 3if(Ck+Cj),繪制Yn、_Υ12、Y22虛部對頻率f的曲線，其中，Cj為步驟B中電壓點對應的結區非線性電容03)，Ca為陽極PAD對地的寄生電容OO)，Ck為陰極PAD對地的寄生電容(25)，通過對這三條直線進行線性擬合即可提取出陽極PAD對地的寄生電容OO)和陰極PAD對地的寄生電容(25) ο
7.根據權利要求3所述的肖特基變容管的大信號等效電路模型的提參方法，其特征在于，所述步驟D為利用自動網絡分析儀和探針臺測量從肖特基變容管的開啟電壓至反向擊穿電壓偏壓范圍內不同偏壓下的S參數。
8.根據權利要求3所述的肖特基變容管的大信號等效電路模型的提參方法，其特征在于，所述步驟E包括將步驟D測得的不同偏壓下的S參數數據轉化為Y參數，并根據公式-Im(Y12) = -Im(Y21) = 2 π fC」，其中，Cj為結區非線性電容，求出每個偏壓下的結區非線性電容，從而得到結區非線性電容03)隨偏壓變化的變化曲線，該曲線滿足關系式 C通過對該變化曲線進行擬合，從而獲得參數cj(l、Vbi和M的值，再將參數Cj(l、Vbi和M的值代入公式
9.根據權利要求3所述的肖特基變容管的大信號等效電路模型的提參方法，其特征在于，所述步驟F包括在正向大電流情況下，肖特基變容管的結區等效為結區非線性電阻 1^.(24)，在小于2GHz的低頻下引線寄生電感(21)、陽極PAD對地的寄生電容QO)和陰極 PAD對地的寄生電容05)是忽略不計的，肖特基變容管輸入阻抗為Zin =艮+民，其中，RS為串聯寄生電阻(22)，利用步驟A得到的結區非線性電阻1^24)和公式Zin = Rs+!^即可提取出串聯寄生電阻02)。
10.根據權利要求9所述的肖特基變容管的大信號等效電路模型的提參方法，其特征在于，所述步驟F包括在同一正向大電流的情況下，將頻率調制到20GHz 30GHz時，肖特基變容管輸入阻抗為^ii(Zin) = 2JifLs，其中，Ls為引線寄生電感，利用公式Lii(Zin)= 2 π fLs即可提取出引線寄生電感。
全文摘要
本發明涉及一種肖特基變容管的大信號等效電路模型及其提參方法，屬于微波器件中的變容管技術領域。所述模型包括陽極PAD對地的寄生電容、引線寄生電感、串聯寄生電阻、結區非線性電容、結區非線性電阻和陰極PAD對地的寄生電容；所述陽極PAD對地的寄生電容和引線寄生電感相串聯，所述引線寄生電感和串聯寄生電阻相串聯，所述結區非線性電阻和結區非線性電容相并聯后，再串聯在串聯寄生電阻和陰極PAD對地的寄生電容之間。本發明臺面結構肖特基變容管大信號等效電路模型適用頻率和偏壓范圍寬，可用于微波毫米波非線性電路設計；該模型的提參方法準確、簡便、快捷，可大大縮短電路設計周期，提高電路設計精度。
文檔編號G06F17/50GK102479263SQ20101055602
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月23日 優先權日2010年11月23日
發明者張海英, 楊浩, 田超, 董軍榮, 黃杰 申請人:中國科學院微電子研究所