來源：SPICE模型

作者：若明

RF技術被廣泛應用于許多多領域，如：WLAN、手機、雷達、GPS、5G/6G、藍牙、電視、自動識別系統等。在這些應用當中RF設計工程師使用EDA軟件為商業無線、航空航天/國防和汽車市場設計一系列RF產品，包括器件模型、RF芯片、RF模塊、RF電路板和RF收發系統等。而這些EDA的仿真是需要基于器件模型的，一個精確的器件模型就顯得尤為重要。

DC和RF不同之處在于，在低頻時：器件的特征尺寸比波長小得多，沒有信號延遲，KCL,KVL, 歐姆定律在DC下是適用的；而在高頻時：器件的特征尺寸大于信號波長，這時麥克斯韋方程是適用的，器件具有分布效應(有信號延遲)，也會產生趨膚效應，寄生效應是必須要考慮的范疇。如圖1所示，是典型的射頻MOSFET器件的小信號等效電路。可以將其劃分為由外部寄生引入的元件（虛線框外）和內部本征元件（虛線框內）兩部分，具體包括：Cpgd, Coxg, Coxd, Rpg, Rpd為焊盤引起的寄生元件；Lg, Ld, Ls為饋線電感元件；Rg, Rd, Rs為MOSFET器件接觸電阻；Cjd, Rsub為漏極和襯底直接的寄生元件；Cgs, Cds, Cgd為MOSFET器件本征電容；gm, gds(1/Rds)為本征跨導和漏導。

圖1：典型的射頻MOSFET器件的小信號等效電路

柵極電阻的存在對電路性能的影響很大，會引入熱噪聲，增大電路的噪聲系數，影響晶體管的開關速度和最大振蕩頻率，因此在版圖設計時，要考慮盡可能地減小柵極電阻。由版圖設計、工藝制程及器件退化等因素導致寄生電阻的產生，對輸入/輸出阻抗匹配、噪聲特性及振蕩頻率等都有很大影響。寄生電阻的提取精度會直接影響整體建模的精確性。因此，如何精確地提取寄生電阻一直是學術界研究的熱點問題之一。

目前，常用寄生電阻的確定方法主要包括Cold-FET方法、正常偏置方法及截止狀態方法。今天先來介紹Cold-FET方法。

Cold-FET方法是指令晶體管偏置在強反型區(如Vgs=1.2V且Vds=0V)的情況。在這樣的偏置條件下，跨導gm很小，基本為零，可以忽略不計，且由于反向PN結引入的襯底寄生的阻抗要遠大于源寄生電阻Rs和溝道電阻Rch，所以在此條件下，等效電路模型可簡化為圖2所示。

圖2：強反型區的等效電路模型 根據小信號等效電路模型有：

式中：

Z22的虛部為：

即：

由此，根據-ω/lm(Z22)與ω^2關系曲線的斜率和截距即可求得 Cx與Rch。當Cx與Rch確定之后，Rs, Rg和Rd可直接通過計算得到。

審核編輯：湯梓紅