Modellistica non-lineare autoconsistente di transistori ad effetto di campo per applicazioni ad alta frequenza

Abstract

Il lavoro di ricerca oggetto della tesi che si presenta riguarda lo sviluppo di un modello empirico non-lineare di transistori ad effetto di campo per applicazioni in alta frequenza e della verifica dell’implementazione dello stesso in ambiente di simulazione commerciale. La derivazione del modello si basa su una recente interpretazione, chiamata “Current Division”, sulla base della quale si interpretano i fenomeni ed il comportamento della capacità non-lineare associata all’elettrodo di controllo del dispositivo. Il modello che si propone è stato formulato introducendo una nuova espressione analitica della non-linearità della carica di Gate attraverso cui si intende risolvere il cronico problema della auto-consistenza del modello basato su una rappresentazione a circuito equivalente. Il modello della carica di Gate si presenta in forma analitica come una funzione dipendente da due tensioni di controllo. La tecnica mediante la quale si ottiene il modello della carica a partire dalla conoscenza delle capacità non-lineari si basa su un approccio matematico rigoroso e allo stesso tempo generale che fa uso del metodo degli integrali indefiniti. Il modello proposto e i rispettivi parametri è riconducibile ai principi fisici che governano il funzionamento del dispositivo e grazie a questa caratteristica, l’estrazione del modello risulta diretta e veloce. Sulla base della nuova formulazione è stato implementato il modello in ambiente CAD per simulazioni di circuiti in alta frequenza seguendo due diversi approcci, uno dei quali si basa sul linguaggio Verilog-A. Il modello utilizza una sola sorgente di carica a vantaggio della robustezza ed accuratezza dei risultati. Attraverso il confronto con i dati sperimentali il modello è stato verificato e validato.