包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型的制作方法

本发明涉及晶体管的器件模型，特别是场效应晶体管的小信号等效电路模型及参数提取方法。

背景技术：

晶体管是微电子器件、集成电路芯片中一个最重要的元件，在各种不同领域具有广泛应用。在电子器件、集成电路的设计过程中，晶体管模型是一个不可缺少的工具。国际上晶体管的数字模型已经比较成熟，可以提供高精度的模型仿真。然而，目前晶体管的射频模型还不是很完善，成为射频电路芯片设计和实现的一个主要难点。

晶体管模型主要包括两大类型，物理模型和等效电路模型。其中，电路芯片的设计，主要是基于和频率无关的等效电路模型。高精度的等效电路模型是提高电路性能、缩短研制周期、提高设计成功率和成品率、降低研制成本的核心因素。

本发明主要是针对场效应晶体管的小信号等效电路模型。目前国际上通用的场效应晶体管模型，是基于论文(Gilles Dambrine，Alain Cappy，Frkdderic Heliodore，and Edouard Playez，“A New Method for Determining the FET Small-Signal Equivalent Circuit”，Microwave Theory and Techniques，IEEE Transactions on，36(7)：1151-1159，1988，参考文献1)提出的模型结构，再结合某些额外的元件进行修正。所有这些传统模型的一个共同点，是在本征部分只考虑了一级效应，其中沟道部分只包含了一个沟道电阻和一个沟道电容，但没有考虑沟道电流所导致的高级寄生效应。本发明针对传统模型的这个缺陷，提出一种新型的模型结构，从而在本征部分包含沟道高级寄生元件，从而实现对场效应晶体管的高精度仿真。

以下，我们通过对场效应晶体管传统模型技术的分析，介绍传统场效应晶体管小信号等效电路模型的缺陷，并说明本发明思想的新颖性。

场效应晶体管的传统小信号等效电路模型是基于参考文献1的14元件模型。在此基础上，发明专利(Roger S.Tsal，“SEMI-PHYSICAL MODELING OF HEMT HIGH FREQUENCY SMALL SIGNAL EQUIVALENT CIRCUIT MODELS”，US200200077258A1，Jan.17，2002，参考专利1)提出了一种针对高迁移率场效应晶体管(HEMT)小信号等效电路模型半物理建模方法。该发明专利中采用的等效电路模型包括寄生部分和本征部分两部分，其中，寄生部分包括栅极寄生电感、栅极寄生电阻、漏极寄生电感、漏极寄生电阻、源极寄生电感、源极寄生电阻；本征部分包括栅漏电容、栅源电容、电压控制电流源、沟道电阻、沟道电容、栅源电阻、栅漏电阻、栅源泄露电阻以及栅漏泄露电阻。该发明专利考虑的高阶寄生效应体现在寄生部分，包括栅极寄生电感，漏极寄生电感以及源极寄生电感。但该专利中对本征部分的沟道高级寄生效应却没有考虑。

论文(Fan Qian，Jacob H.Leach，and Hadis Morkoc，“Small signal equivalent circuit modeling for AlGaN/GaN HFET：Hybrid extraction method for determining circuit elements of AlGaN/GaN HFET”，Proceedings of the IEEE，98(7)：1140-1150，2010，参考文献2)介绍了氮化镓(GaN)场效应管关键元件的混合提取方法，该论文采用了一种包含18个元件的等效电路模型，同参考专利1采用的等效电路模型相比，增加考虑了栅极寄生电容、漏极寄生电容。相比于参考专利1，该论文的模型精度虽然有了改善，但仍没有包括本征部分的沟道高级寄生元件。

另外一种晶体管小信号等效电路模型包含22个元件，请参照论文(A.Jarndal A，G..Kompa，“A new small-signal modeling approach applied to GaN devices”，Microwave Theory and Techniques，IEEE Transactions on，53(11)：3440-3448，2005，参考文献3)。该论文基于分布式模型的思想，相比于参考文献1中的等效电路模型，额外考虑了栅极、漏极以及源极的极间寄生电容，主要体现在考虑了栅源极间寄生交叠电容、栅漏极间寄生交叠电容、源漏极间寄生交叠电容。但本征部分的沟道高级寄生效应仍然没有被考虑。

在参考文献3的基础上，论文(R.James Shealy，Jiali Wang，and Richard Brown，“Methodology for small-signal model extraction of AlGaN HEMTs”，Electron Devices，IEEE Transactions on，55(7)：1603-1613，2008，参考文献4)，认为极间寄生交叠电容可以被相应端口上的对地寄生电容所吸收，近似地将极间寄生交叠电容移到相应端口寄生电阻内侧，这样等效电路模型就可以拆分成多个相对独立的部分，从而简化参数提取过程。该论文的等效电路模型结构同参考文献3相比，虽然拓扑上有所不同，但所考虑的物理效应类似，虽然可比较精确地仿真低频下的晶体管模型，但却没有考虑高频下的沟道高级寄生效应。

论文(Andreas R.Alt，Marti Diego，and C.R.Bolognesi，“Transistor Modeling：Robust Small-Signal Equivalent Circuit Extraction in Various HEMT Technologies”，Microwave Magazine，IEEE，14(4)：83-101，2013，参考文献5)提出了一种HEMT晶体管的小信号等效电路模型。该模型在寄生部分考虑了栅极、漏极衬底损耗电阻以表征栅极、漏极衬底损耗，寄生部分同参考文献3一样包括了分布式电容效应。同参考文献3相比该论文模型精度有所提高，但也也同样没有包括高频下具有重要影响的沟道高级寄生效应。

本征部分的沟道高级寄生效应反映了晶体管内部电流产生的高级寄生效应，通过包括本征电阻、本征电容、本征电感这三种元件中的任意一种或者组合的沟道高级寄生元件的形式体现出来。我们在随后的测试结果与仿真结果的比较中，说明仅仅通过考虑了一级效应的现有场效应晶体管等效电路模型技术，无法实现等效电路模型和测试结果之间的高精度拟合。

现有场效应晶体管小信号等效电路模型已经考虑的高级寄生效应只体现在寄生部分，但是晶体管内部电流流动也同样会产生高级寄生效应，这种沟道高级寄生效应却没有被现有晶体管小信号等效电路模型所考虑。更重要的，随着晶体管特征尺寸以及沟道长度的减小，沟道高级寄生元件对晶体管性能的影响更加显著，且沟道高级寄生元件的值随偏置的变化而变化，这种特性将无法通过调节现有晶体管小信号等效电路模型中的元件参数来体现，从而，现有晶体管小信号等效电路模型无法实现对晶体管的高精度仿真。

综上所述，目前国际上现有的场效应晶体管小信号等效电路模型均没有考虑本征部分存在的沟道高级寄生元件，因此现有晶体管小信号等效电路模型无法实现同测试结果的高精度拟合。

技术实现要素：

有鉴于上述现有技术之缺失，本发明提出的一种包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型将解决存在于现有技术中的该些缺失。

本发明所提出的一种包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型，其特征在于，所述场效应晶体管小信号等效电路模型的本征部分包含沟道高级寄生元件，所述沟道高级寄生元件包括本征电阻、本征电容、本征电感这三种元件中的任意一种或者组合。

本发明所提出的一种包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型的示意图，如图1所示，

场效应晶体管小信号等效电路模型包括寄生部分(100)和本征部分(200)，其中，寄生部分包括栅极寄生单元(110)、漏极寄生单元(120)、源极寄生单元(130)，本征部分包括栅源极间本征单元(210)、栅漏极间本征单元(220)、源漏极间本征单元(230)。

所述沟道高级寄生元件包括本征电阻，所述本征电阻包含于源漏极间本征单元(230)中。

所述栅极寄生单元(110)位于栅极外节点(G)、栅极内节点(G′)之间，并与栅极外节点(G)、栅极内节点(G′)相连接；所述漏极寄生单元(120)位于漏极外节点(D)、漏极内节点(D′)之间，并与漏极外节点(D)、漏极内节点(D′)相连接；所述源极寄生单元(130)位于源极外节点(S)、源极内节点(S′)之间，并与源极外节点(S)、源极内节点(S′)相连接，且位于于栅极寄生单元与漏极寄生单元之间，并与栅极寄生单元与漏极寄生单元相连接。

所述栅源极间本征单元(210)位于栅极内节点(G′)、源极内节点(S′)之间，并与栅极内节点(G′)、源极内节点(S′)相连接；所述栅漏极间本征单元(220)位于栅极内节点(G′)、漏极内节点(D′)之间，并与栅极内节点(G′)、漏极内节点(D′)相连接；所述源漏极间本征单元(230)位于漏极内节点(D′)、源极内节点(S′)之间，并与漏极内节点(D′)、源极内节点(S′)相连接。

较佳地，本发明所提出的一种新型场效应晶体管小信号等效电路模型适用于所有场效应晶体管，包括但不限于金属-氧化物-半导体晶体(MOSFET)、金属-半导体晶体管(MESFET)、高电子迁移率晶体管(HEMT)和赝高电子迁移率晶体管(PHEMT)；场效应晶体管由硅(Si)、锗硅(SiGe)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)材料制备。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型示意图(示例性实施例一)。

图2是包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型示意图(示例性实施例二)。

图3是包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型示意图(示例性实施例三)。

图4是场效应晶体管S参数测量值与采用不包含沟道高级寄生元件的传统晶体管小信号等效电路模型时仿真值的比较。

图5是场效应晶体管S参数测量值与采用本发明的包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型时仿真值的比较。

其中

100-场效应晶体管小信号等效电路模型寄生部分(包括110、120、130)

200-场效应晶体管小信号等效电路模型本征部分(包括210、220、230)

110-栅极寄生单元

120-漏极寄生单元

130-源极寄生单元

210-栅源极间本征单元

220-栅漏极间本征单元

230-源漏极间本征单元

G-栅极外节点

D-漏极外节点

S-源极外节点

G′-栅极内节点

D′-漏极内节点

S′-源极内节点

111-栅极寄生电感

112-栅极寄生电阻

113-栅极对地寄生电容

121-漏极寄生电感

122-漏极寄生电阻

123-漏极对地寄生电容

131-源极寄生电感

132-源极寄生电阻

211-栅源电容

212-栅源电阻

213-栅源泄露电阻

221-栅漏电容

222-栅漏电阻

223-栅漏泄露电阻

231-电压控制电流源

232-沟道电阻

233-沟道电容

234-本征电阻

235-本征电容

236-本征电感

237-本征高级电感

61-场效应晶体管S参数测量值

62-采用不包含沟道高级寄生元件的传统晶体管小信号等效电路模型时S参数仿真值

63-采用本发明的包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型时S参数仿真值

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求项要求所限定的范围。

本发明的示例性实施例一

本发明的一种包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型的实施方式：

如图1所示，场效应晶体管小信号等效电路模型包括寄生部分(100)和本征部分(200)，其中，寄生部分包括栅极寄生单元(110)、漏极寄生单元(120)、源极寄生单元(130)，本征部分包括栅源极间本征单元(210)、栅漏极间本征单元(220)、源漏极间本征单元(230)。

所述沟道高级寄生元件包括本征电阻，所述本征电阻包含于源漏极间本征单元(230)中。

所述栅极寄生单元(110)位于栅极外节点(G)、栅极内节点(G′)之间，并与栅极外节点(G)、栅极内节点(G′)相连接；所述漏极寄生单元(120)位于漏极外节点(D)、漏极内节点(D′)之间，并与漏极外节点(D)、漏极内节点(D′)相连接；所述源极寄生单元(130)位于源极外节点(S)、源极内节点(S′)之间，并与源极外节点(S)、源极内节点(S′)相连接，且位于于栅极寄生单元与漏极寄生单元之间，并与栅极寄生单元与漏极寄生单元相连接。

所述栅源极间本征单元(210)位于栅极内节点(G′)、源极内节点(S′)之间，并与栅极内节点(G′)、源极内节点(S′)相连接；所述栅漏极间本征单元(220)位于栅极内节点(G′)、漏极内节点(D′)之间，并与栅极内节点(G′)、漏极内节点(D′)相连接；所述源漏极间本征单元(230)位于漏极内节点(D′)、源极内节点(S′)之间，并与漏极内节点(D′)、源极内节点(S′)相连接。

栅极寄生部分(110)：包括栅极寄生电感(111)、栅极寄生电阻(112)、栅极对地寄生电容(113)。

漏极寄生部分(120)：包括漏极寄生电感(121)、漏极寄生电阻(122)、漏极对地寄生电容(123)。

源极寄生部分(130)：包括源极寄生电感(131)、源极寄生电阻(132)。

栅源极间本征单元(210)：包括栅源电容(211)、栅源电阻(212)、栅源泄露电阻(213)。

栅漏极间本征单元(220)：包括栅漏电容(221)、栅漏电阻(222)、栅漏泄露电阻(223)。

源漏极间本征单元(230)：包括电压控制电流源(231)、沟道电阻(232)、沟道电容(233)、本征电阻(234)。

栅极寄生电感(111)与栅极寄生电阻(112)串联于栅极外节点(G)和栅极内节点(G′)之间，栅极对地寄生电容(113)一端与栅极外节点(G)相连接，另一端与源极外节点(S)相连接。

漏极寄生电感(121)与漏极寄生电阻(122)串联于漏极外节点(D)和漏极内节点(D′)之间，漏极对地寄生电容(123)一端与漏极外节点(D)相连接，另一端与源极外节点(S)相连接。

源极寄生电感(131)与源极寄生电阻(132)串联于源极外节点(S)和源极内节点(S′)之间。

栅源电容(211)与栅源电阻(212)串联于栅极内节点(G′)和源极内节点(S′)之间，栅源泄漏电阻(213)一端与栅极内节点(G′)相连接，另一端与源极内节点(S′)相连接。

栅漏电容(222)与栅漏电阻(221)串联于栅极内节点(G′)和漏极内节点(D′)之间，栅漏泄漏电阻(223)一端与栅极内节点(G′)相连接，另一端与漏极内节点(D′)相连接。

沟道电容(233)与沟道电阻(232)并联的整体的一端与漏极内节点(D′)相连接，另一端与所述本征电阻(234)相连，所述本征电阻(234)的另一端与源极内节点(S′)相连接，电压控制电流源(231)的一端连接漏极内节点(D′)，另一端连接源极内节点(S′)。

本发明的示例性实施例二

本发明的一种包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型的实施方式：

如图2所示，场效应晶体管小信号等效电路模型包括寄生部分(100)和本征部分(200)，其中，寄生部分包括栅极寄生单元(110)、漏极寄生单元(120)、源极寄生单元(130)，本征部分包括栅源极间本征单元(210)、栅漏极间本征单元(220)、源漏极间本征单元(230)。

所述本征高级寄生元件包括本征电阻(234)、本征电容(235)，本征电感(236)，所述沟道高级寄生元件包含于源漏极间本征单元(230)中。

所述栅极寄生单元(110)位于栅极外节点(G)、栅极内节点(G′)之间，并与栅极外节点(G)、栅极内节点(G′)相连接；所述漏极寄生单元(120)位于漏极外节点(D)、漏极内节点(D′)之间，并与漏极外节点(D)、漏极内节点(D′)相连接；所述源极寄生单元(130)位于源极外节点(S)、源极内节点(S′)之间，并与源极外节点(S)、源极内节点(S′)相连接，且位于于栅极寄生单元与漏极寄生单元之间，并与栅极寄生单元与漏极寄生单元相连接。

所述栅源极间本征单元(210)位于栅极内节点(G′)、源极内节点(S′)之间，并与栅极内节点(G′)、源极内节点(S′)相连接；所述栅漏极间本征单元(220)位于栅极内节点(G′)、漏极内节点(D′)之间，并与栅极内节点(G′)、漏极内节点(D′)相连接；所述源漏极间本征单元(230)位于漏极内节点(D′)、源极内节点(S′)之间，并与漏极内节点(D′)、源极内节点(S′)相连接。

栅极寄生部分(110)：包括栅极寄生电感(111)、栅极寄生电阻(112)、栅极对地寄生电容(113)。

漏极寄生部分(120)：包括漏极寄生电感(121)、漏极寄生电阻(122)、漏极对地寄生电容(123)。

源极寄生部分(130)：包括源极寄生电感(131)、源极寄生电阻(132)。

栅源极间本征单元(210)：包括栅源电容(211)、栅源电阻(212)、栅源泄露电阻(213)。

栅漏极间本征单元(220)：包括栅漏电容(221)、栅漏电阻(222)、栅漏泄露电阻(223)。

源漏极间本征单元(230)：包括电压控制电流源(231)、沟道电阻(232)、沟道电容(233)、本征电阻(234)、本征电容(235)、本征电感(236)。

栅极寄生电感(111)与栅极寄生电阻(112)串联于栅极外节点(G)和栅极内节点(G′)之间，栅极对地寄生电容(113)一端与栅极外节点(G)相连接，另一端与源极外节点(S)相连接。

漏极寄生电感(121)与漏极寄生电阻(122)串联于漏极外节点(D)和漏极内节点(D′)之间，漏极对地寄生电容(123)一端与漏极外节点(D)相连接，另一端与源极外节点(S)相连接。

源极寄生电感(131)与源极寄生电阻(132)串联于源极外节点(S)和源极内节点(S′)之间。

栅源电容(211)与栅源电阻(212)串联于栅极内节点(G′)和源极内节点(S′)之间，栅源泄漏电阻(213)一端与栅极内节点(G′)相连接，另一端与源极内节点(S′)相连接。

栅漏电容(222)与栅漏电阻(221)串联于栅极内节点(G′)和漏极内节点(D′)之间，栅漏泄漏电阻(223)一端与栅极内节点(G′)相连接，另一端与漏极内节点(D′)相连接。

沟道电容(233)与沟道电阻(232)并联，本征电阻(234)与本征电容(235)并联，沟道电容(233)与沟道电阻(232)并联整体的一端与漏极内节点(D′)相连接，另一端与本征电阻(234)和本征电容(235)并联整体的一端相连接，本征电阻(234)与本征电容(235)并联整体的另一端与本征电感(236)连接，本征电感(236)的另一端与源极内节点(S′)相连接，电压控制电流源(231)的一端连接漏极内节点(D′)，另一端连接源极内节点(S′)。

本发明的示例性实施例三

本发明的一种包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型的实施方式：

如图3所示，场效应晶体管小信号等效电路模型包括寄生部分(100)和本征部分(200)，其中，寄生部分包括栅极寄生单元(110)、漏极寄生单元(120)、源极寄生单元(130)，本征部分包括栅源极间本征单元(210)、栅漏极间本征单元(220)、源漏极间本征单元(230)。

所述沟道高级寄生元件包括本征电阻(234)、本征电容(235)、本征电感(236)、本征高级电感(237)，所述沟道高级寄生元件包含于源漏极间本征单元(230)中。

所述栅极寄生单元(110)位于栅极外节点(G)、栅极内节点(G′)之间，并与栅极外节点(G)、栅极内节点(G′)相连接；所述漏极寄生单元(120)位于漏极外节点(D)、漏极内节点(D′)之间，并与漏极外节点(D)、漏极内节点(D′)相连接；所述源极寄生单元(130)位于源极外节点(S)、源极内节点(S′)之间，并与源极外节点(S)、源极内节点(S′)相连接，且位于于栅极寄生单元与漏极寄生单元之间，并与栅极寄生单元与漏极寄生单元相连接。

所述栅源极间本征单元(210)位于栅极内节点(G′)、源极内节点(S′)之间，并与栅极内节点(G′)、源极内节点(S′)相连接；所述栅漏极间本征单元(220)位于栅极内节点(G′)、漏极内节点(D′)之间，并与栅极内节点(G′)、漏极内节点(D′)相连接；所述源漏极间本征单元(230)位于漏极内节点(D′)、源极内节点(S′)之间，并与漏极内节点(D′)、源极内节点(S′)相连接。

栅极寄生部分(110)：包括栅极寄生电感(111)、栅极寄生电阻(112)、栅极对地寄生电容(113)。

漏极寄生部分(120)：包括漏极寄生电感(121)、漏极寄生电阻(122)、漏极对地寄生电容(123)。

源极寄生部分(130)：包括源极寄生电感(131)、源极寄生电阻(132)。

栅源极间本征单元(210)：包括栅源电容(211)、栅源电阻(212)、栅源泄露电阻(213)。

栅漏极间本征单元(220)：包括栅漏电容(221)、栅漏电阻(222)、栅漏泄露电阻(223)。

源漏极间本征单元(230)：包括电压控制电流源(231)、沟道电阻(232)、沟道电容(233)、本征电阻(234)、本征电容(235)、本征电感(236)、本征高级电感(237)。

栅极寄生电感(111)与栅极寄生电阻(112)串联于栅极外节点(G)和栅极内节点(G′)之间，栅极对地寄生电容(113)一端与栅极外节点(G)相连接，另一端与源极外节点(S)相连接。

漏极寄生电感(121)与漏极寄生电阻(122)串联于漏极外节点(D)和漏极内节点(D′)之间，漏极对地寄生电容(123)一端与漏极外节点(D)相连接，另一端与源极外节点(S)相连接。

源极寄生电感(131)与源极寄生电阻(132)串联于源极外节点(S)和源极内节点(S′)之间。

栅源电容(211)与栅源电阻(212)串联于栅极内节点(G′)和源极内节点(S′)之间，栅源泄漏电阻(213)一端与栅极内节点(G′)相连接，另一端与源极内节点(S′)相连接。

栅漏电容(222)与栅漏电阻(221)串联于栅极内节点(G′)和漏极内节点(D′)之间，栅漏泄漏电阻(223)一端与栅极内节点(G′)相连接，另一端与漏极内节点(D′)相连接。

沟道电阻(232)与本征高阶电感(237)串联，该串联整体一端与漏极内节点(D′)相连接，另一端与本征电感(236)和本征电阻(234)串联整体的一端相连接，本征电感(236)与本征电阻(234)串联整体的另一端与源极内节点(S′)相连接，本征电感(236)与本征电阻(234)串联的整体与本征电容(235)并联，沟道电容(233)与电压控制电流源(231)并联，沟道电容(233)与电压控制电流源(231)并联整体的一端连接漏极内节点(D′)，另一端连接源极内节点(S′)。

本发明的其他特征和方面

本发明的一种包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型建模具体包括以下步骤：

步骤一，确定场效应晶体管小信号等效电路模型。

步骤二，以上确定的场效应晶体管小信号等效电路模型的栅极外节点作为输入端，漏极外节点作为输出端，源极外节点接地，进行仿真。

步骤三，对场效应晶体管进行测试，栅极作为输入端，漏极作为输出端，源极接地，扫描一组频率，从而得到不同频率点上的两端口射频散射参数(S参数)，射频阻抗参数(Z参数)，射频导纳参数(Y参数)。

本发明所提出的包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型，在已进行晶体管测试得到不同频率点上的两端口射频散射参数(S参数)、射频阻抗参数(Z参数)、射频导纳参数(Y参数)后，进行场效应晶体管小信号等效电路模型的元件参数提取，

所述沟道高级寄生元件的模型参数提取方法是：

剥离掉寄生部分，得到本征部分的Z参数或者Y参数，

通过Z参数或者Y参数的推导求解出沟道高级寄生元件的初始值，

利用测试曲线与仿真结果之间曲线拟合的方法，迭代优化得到沟道高级寄生元件的值。

具体地，针对示例性实施例一，本发明所提出的场效应晶体管小信号等效电路模型的沟道高级寄生元件包含于源漏极间本征单元，所述沟道高级寄生元件包括本征电阻(234)，所述本征电阻(234)的模型参数提取方法是：

将晶体管小信号等效电路电路模型的本征部分分为四路：栅源路、栅漏路、受控源路、源漏路，其中源漏路包括沟道电容(233)、沟道电阻(232)、本征电阻(234)，设沟道电容(233)参数值为C_ds、沟道电阻(232)参数值为R_ds、本征电阻(234)参数值为R₁。

对场效应晶体管进行测试，栅极作为输入端，漏极作为输出端，源极接地，扫描一组频率，从而得到不同频率点上的两端口射频散射参数(S参数)，射频阻抗参数(Z参数)，射频导纳参数(Y参数)，上述Z参数与Y参数分别剥离掉所述模型寄生部分后得到本征部分的Z参数或者Y参数，所述沟道电容(233)、沟道电阻(232)、本征电阻(234)构成的源漏路Y参数(Y_ds)可以通过本征部分Y参数的Y₁₂与Y₂₂相加得到，见下式，

Y_ds＝Y₁₂+Y₂₂ (1)

源漏路Z参数(Z_ds)见下式，

$Z_{ds}=1/Y_{ds}=\frac{R_{ds}}{1+{\mathrm{\ω}}^2{R}_{ds}^2{C}_{ds}^2}+R_1-j\frac{{\mathrm{\ωR}}_{ds}^2{C}_{ds}}{1+{\mathrm{\ω}}^2{R}_{ds}^2{C}_{ds}^2}---\left(2\right)$

根据所述模型本征部分源漏路的电路结构推导出包含所述沟道高级寄生元件的特征函数表达式，设特征函数f₁(ω)＝Re[Z_ds]，其表达式如下式，

$f_1\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{R_{ds}}{1+{\mathrm{\ω}}^2{R}_{ds}^2{C}_{ds}^2}+R_1---\left(3\right)$

设特征函数f₂(ω)＝-ω/Im[Z_ds]，其表达式如下式，

$f_2\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{1}{R_{ds}^2{C}_{ds}^2}+{\mathrm{\ω}}^2{C}_{ds}---\left(4\right)$

设特征函数f₀(ω)＝Re[Y_ds]＝Re[Y₂₂+Y₁₂]，其表达式如下式，

$f_0\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{R_{ds}+R_1+{\mathrm{\ω}}^2{C}_{ds}^2{R}_1{R}_{ds}^2}{{(R_{ds}+R_1)}^2+{\mathrm{\ω}}^2{\left(C_{ds}{R}_{ds}{R}_1\right)}^2}---\left(5\right)$

利用上述源漏路Y参数的测试数据，通过特征函数f₂(ω)对ω²的线性拟合得到斜率(k₁＝C_ds)和截距沟道电阻(232)的参数值R_ds可以通过下式计算得到，

$R_{ds}=1/\sqrt{b_1}{k}_1---\left(6\right)$

通过特征函数f₁(ω)对ω²的拟合，计算出本征电阻(234)的参数初始值，然后再利用源漏路Y参数测试曲线与源漏路Y参数仿真结果之间数值拟合的方法，迭代优化得到所述本征电阻(234)的参数值。

以下是场效应晶体管S参数测量值与晶体管小信号等效电路模型的仿真值比较：

在图4中可以看出，当采用不包含沟道高级寄生元件的现有晶体管小信号等效电路模型，对测试S参数四个分量S11、S12、S21、S22进行仿真时，即使调节模型的元件参数以实现S11和S12同测试结果的高精度拟合，但却无法同时实现S21和S22同测试结果的高精度拟合。

当采用本发明的包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型以及沟道高级寄生元件的模型参数提取方法后，由图5中可以看出，可以同时实现S11、S22、S21、S22四个分量的同时高精度拟合。可以看出，利用本发明的包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型以及沟道高级寄生元件的模型参数提取方法可以实现同测试结果更高精度的拟合。

具体地，实施本发明的一种包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型，所述本征高级寄生元件包括本征电阻(234)、本征电感(236)，所述沟道高级寄生元件包含于源漏极间本征单元(230)中，沟道电容(233)与沟道电阻(232)并联，该并联整体一端与漏极内节点(D′)相连接，另一端与本征电阻(234)与本征电感(236)串联整体的一端相连接，该串联整体的另一端与源极内节点(S′)相连接，电压控制电流源(231)的一端连接漏极内节点(D′)，另一端连接源极内节点(S′)。

所述本征电阻(234)、本征电感(236)的模型参数提取方法是：

将晶体管小信号等效电路电路模型的本征部分分为四路：栅源路、栅漏路、受控源路、源漏路，其中源漏路包括沟道电容(233)、沟道电阻(232)、本征电阻(234)、本征电感(236)，设沟道电容(233)参数值为C_ds、沟道电阻(232)参数值为R_ds、本征电阻(234)参数值为R₁、本征电感(236)参数值为L₁。

对场效应晶体管进行测试，栅极作为输入端，漏极作为输出端，源极接地，扫描一组频率，从而得到不同频率点上的两端口射频散射参数(S参数)，射频阻抗参数(Z参数)，射频导纳参数(Y参数)，上述Z参数与Y参数分别剥离掉所述模型寄生部分后得到本征部分的Z参数或者Y参数，所述沟道电容(233)、沟道电阻(232)、本征电阻(234)、本征电感(236)构成的源漏路Y参数(Y_ds)可以通过本征部分Y参数的Y₁₂与Y₂₂相加得到，见下式，

Y_ds＝Y₁₂+Y₂₂ (1)

源漏路Z参数(Z_ds)见下式，

$Z_{ds}=1/Y_{ds}=\frac{R_{ds}}{1+{\mathrm{\ω}}^2{C}_{ds}^2{R}_{ds}^2}+R_1+j\mathrm{\ω}(L_1-\frac{C_{ds}{R}_{ds}^2}{1+{\mathrm{\ω}}^2{C}_{ds}^2{R}_{ds}^2})---\left(2\right)$

根据所述模型本征部分源漏路的电路结构推导出包含所述沟道高级寄生元件的特征函数表达式，设特征函数f₁(ω)＝1/Re[Z_ds]，其表达式如下式，

$f_1\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{1+{\mathrm{\ω}}^2{C}_{ds}^2{R}_{ds}^2}{R_{ds}+R_1(1+{\mathrm{\ω}}^2{C}_{ds}^2{R}_{ds}^2)}---\left(3\right)$

设特征函数f₂(ω)＝Im[Y_ds]＝Im[Y₂₂+Y₁₂]，其表达式如下式，

$f_2\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{{\mathrm{\ωC}}_{ds}{R}_{ds}^2-{\mathrm{\ω}}^3{C}_{ds}^2{L}_{ds}{R}_{ds}^2-{\mathrm{\ωL}}_1}{{(R_{ds}+R_1-{\mathrm{\ω}}^2{C}_{ds}{L}_{ds}{R}_{ds})}^2+{\mathrm{\ω}}^2{(L_1+C_{ds}{R}_{ds}{R}_1)}^2}---\left(4\right)$

设特征函数f₀(ω)＝Re[Y_ds]＝Re[Y₂₂+Y₁₂]，其表达式如下式，

$f_0\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{R_{ds}+R_1+{\mathrm{\ω}}^2{C}_{ds}^2{R}_1{R}_{ds}^2}{{(R_{ds}+R_1-{\mathrm{\ω}}^2{C}_{ds}{L}_1{R}_{ds})}^2+{\mathrm{\ω}}^2{(L_1+C_{ds}{R}_{ds}{R}_1)}^2}---\left(5\right)$

利用上述源漏路Y参数的测试数据，通过特征函数f₁(ω)的拟合，计算出沟道电容(233)、沟道电阻(232)、本征电阻(234)的参数初始值，从f₂(ω)的拟合，计算出本征电感(236)的参数初始值，然后再利用源漏路Y参数测试曲线与源漏路Y参数仿真结果之间数值拟合的方法，迭代优化得到所述本征电阻(234)、本征电感(236)的参数值。