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文章主要研究了BJT/FET器件的本征噪声特性参数,它是反映低噪声器件制造工艺的关键之一。为了准确测量这些特性参数,本文从测试的角度提出了器件片上探针测试的新的噪声参数提取算法,并依据该算尝试构建了一种高效的自动化测试系统。 论文基于微波二端口网络理论,阐述了有噪声和无噪声二端口网络之间的关系;噪声相关矩阵和网络系统矩阵的关系以及二端口器件噪声特性参数(即最小噪声系数NFmin、等效噪声电阻Rn和最佳源反射系数Γopt)和级联噪声相关矩阵的关系,而级联噪声相关矩阵是提取噪声特性参数的突破口。 分别对微波双极性三极管(BJT/HBT)和场效应管(FET/pHEMT)的噪声参数测量进行了研究。对于BJT/HBT器件,分别提出了高频段和低频段的参数提取算法。从测试效率上看,低频段不用噪声系数的测量,仅凭小信号等效电路和偏置条件,利用二端口的En—In模型即可提取出噪声参数;在高频段,在Fukui的本征噪声模型中加入修正因子,后对所测的匹配50Ω噪声系数NF50进行拟合,实现了对Fukui模型的修正。通过级联噪声相关矩阵的计算提取出全部噪声参数。对于FET/pHEMT器件,介绍了Pospieszalski提出的以门温度Tg和漏温度Td作为噪声温度参数的度量方法。基于二端口噪声网络理论,结合Garcia和Lazaro的测量方法,拟合50Ω噪声系数NF50,得到了关于Tg和Td的线性方程,通过多个频率点的测量解出Tg和Td。通过级联噪声相关矩阵的计算即可确定噪声参数NFmin、Rn和Γopt。该方法同时能提取全面的噪声参数和温度参数。 文中给出了两种器件(BJT/HBT和FET/pHEMT)用新方法和其它方法的实验测试结果,推出了误差计算模型。并通过研究比较,两种器件参数的新提取算法在测试效率上都有很大的改进,易于构成自动化测试系统。 本研究所涉及的领域较多,主要包括测试理论,半导体器件物理,微波器件及测量,控制理论及计算机软件等。实现的技术上主要包括片上探针测试技术,S参数的测量及夹具的校准技术,外部寄生元件的“剥离”和误差修正技术,小信号等效电路的提取技术,噪声参数的提取技术,仪器GPIB接口控制技术等。其中两种器件的噪声参数的提取技术是本研究的核心,也是论文的主要创新点。