文章來源：SPICE 模型

原文作者：若明

本文介紹了集成電路中場效應晶體管的寄生參數提取方法。

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，影響器件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。

由于版圖設計、工藝制成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，常用的寄生電阻的確定方法主要包括：Cold-FET方法，正常偏置方法和截止狀態方法。Cold-FET方法也是業界最常用的方法，今天就來介紹Cold-FET方法。

在圖中展示的小信號等效電路模型中，Cold Pinchoff 和 Cold Forward 是兩種常用的方法來提取場效應晶體管（FET）的寄生參數。這些參數對于精確建模和電路設計至關重要。下面我將詳細解釋這兩種方法及其提取過程。

Cold Pinchoff 方法

目的：提取寄生電容參數，包括Cpg（柵極到襯底的電容）, Cpd（漏極到襯底的電容）和Cpgd（柵極到漏極的電容）。

步驟：

設置偏置條件：將FET偏置在冷夾斷狀態，即柵極電壓Vg 低于夾斷電壓Vp，使漏極電流Id接近于零。

測量S參數：在Cold夾斷狀態下，測量FET的S參數。

轉換為Y參數：將S參數轉換為Y參數（導納參數），因為Y參數直接與電容相關。

提取電容：從Y參數中提取寄生電容：

Cold Forward 方法

目的：提取寄生電感和電阻參數，包括Lg（柵極電感）、Ld（漏極電感）、Ls（源極電感）、Rg（柵極電阻）、Rd（漏極電阻）和 Rs（源極電阻）。

步驟：

設置偏置條件：將FET偏置在冷正向狀態，即柵極電壓Vg略高于閾值電壓，使漏極電流Id很小但非零。

測量S參數：在Cold正向狀態下，測量FET的S參數。

轉換為Z參數：將S參數轉換為Z參數（阻抗參數），因為Z參數直接與電阻和電感相關。

提取電阻和電感：從Z參數中提取寄生電阻和電感：

總結

Cold Pinchoff主要用于提取寄生電容，通過在冷夾斷狀態下測量S參數并轉換為Y參數來實現。

Cold Forward主要用于提取寄生電阻和電感，通過在冷正向狀態下測量S參數并轉換為Z參數來實現。

這兩種方法提供了一種系統的方式來提取FET的寄生參數，從而可以更準確地進行電路設計和性能預測。