دانلود ترجمه مقاله مدلسازی ترانزیستورهای چند سلولی مایکروویو مبتنی بر شبیه سازی EM

1. مقدمه 2. تکنیک مدلسازی چند سلولی 3. شبیه سازی های EM 4. استخراج مدل چند سلولی 5. نتیجه گیری

چکیده – پرداختن به عملیات با توان بالا (یعنی، بالای 100 وات) به دلیل کمبود مدل های ترانزیستور دقیق در دستگاه های چند سلولی (یعنی، پاوربار) برای طراحان تقویت کننده توان، امری بسیار حیاتی می باشد. این امر دو دلیل دارد: از یک سو، توصیف ترانزیستورهای با توان بالا بسیار دشوار است (به عنوان مثال، بی ثباتی دستگاه، مسائل حرارتی، هزینه های ابزار دقیق مایکروویو و عدم اطمینان اندازه گیری که با سطح توان مورد بررسی به شدت افزایش یافته است)؛ و از سوی دیگر، ویژگی های مقیاس گذاری مدل، یعنی حرکت از دستگاه سلول واحد به دستگاه چند سلولی، به دلیل ساختارهای مختلف دسترسی فعال در حوزه عنصر فعال، امری ذاتاً ضعیف می باشد. در این مقاله، برای اولین بار، یک روش مدل سازی دقیق تطبیق داده شده با دستگاه های چند سلولی شرح داده شده است، که به شما اجازه می دهد تا یک مدل فشرده از ترانزیستور چند سلولی را استخراج کنید و دقتی مشابه پیش بینی سلول واحد دارد. فرضیه های ما به طور گسترده ای توسط یک کمپین توصیف جامع، عملیات سیگنال کوچک تا بزرگ را در نسخه خطی هم در دستگاه های تک سلولی و هم در های دستگاه چند سلولی نشان داده است. مقدمه: ترانزیستورهای چند سلولی یک راه حل معتبر برای افزایش محدودیت های توان تقویت کننده های ترکیبی یا شبه MMIC هستند، که اندازه مدار بسیار فشرده را حفظ می کنند [4]-[1]. در واقع، دستگاه های چند سلولی توسط مهمترین کارخانه های ریخته گری به عنوان راه حل ارجح برای عملکرد ترانزیستور بسیار پرتوان ارائه شده اند، زیرا از نظر ساخت مدار و سفارشی سازی کاربر نهایی، دارای مزایای قابل توجهی می باشند. با این وجود، ابعاد چند سلولی و در نتیجه، قابلیت کنترل قدرت آنها ذاتاً توسط شرایط حرارتی و الکتریکی متفاوت موجود بین سلول های مرکزی و محیطی محدود شده است. در واقع، هنگامی که این تفاوت ها قابل توجه شود، افزایش بعد چند سلولی بی معنی می شود، زیرا پیشرفت های پیش بینی شده توسط رفتار غیرایده آل دستگاه مهار می شود. چنین ملاحظاتی مستقیماً در مورد استخراج مدل های دقیق دستگاه های چند سلولی نیز صدق می کند. در واقع، استخراج یک مدل دقیق از سلول واحد به شما اجازه نمی دهد تا با قوانین ساده مقیاس گذاری مدل مناسب چند سلولی دست پیدا کنید، زیرا نه تنها ساختارهای دسترسی غیرفعال چند سلولی، یعنی منیفلدهای گیت و درین، باید با در نظر گرفتن تفاوت های موجود در میان سیگنال های مختلف سلول های مختلف، به درستی مدل سازی شوند بلکه ممکن است به یک مدل اختصاصی، توزیع شده و حرارتی نیاز باشد [5].

Dealing with high-power operation (i.e., >100 W) is extremely critical to power-amplifier designers due to the lack of accurate transistor models of multicell (i.e., powerbar) devices. The reason is twofold: from one side, it is extremely difficult to characterize high-power transistors (e.g., device instability, thermal issues, microwave instrumentation costs, and measurement uncertainty that drastically increases with the investigated power level); and from the other side, the scaling proprieties of the model, moving from the unit-cell device to the multicell one, are inherently poor due to the different passive access structures to the active-device area. In this article, for the first time, an accurate modeling technique oriented to multicell devices is described, which allows one to extract a compact model of a multicell transistor showing similar prediction accuracy of the unit-cell one. Our assumptions have been widely demonstrated in the manuscript by a comprehensive characterization campaign from small- to large-signal operations carried out on both the unit- and multicell devices. INTRODUCTION: Multicell transistors represent a valid solution to push up the power limits of the hybrid or quasi- MMIC power amplifiers, preserving very compact circuit size [1]–[4]. In fact, multicell devices are offered by the most important foundries as the preferred solution for very high-power transistor operation, since they show significant advantages in terms of circuit manufacturing and end-user customization. Nevertheless, multicell dimensions and, consequently, their power handling capability are inherently limited by the different thermal and electrical conditions existing between the central and peripheral cells. As a matter of fact, when these differences become significant, it is meaningless to increase the multicell dimension, since the expected improvements are inhibited by the device nonideal behavior. Such considerations directly apply also to the possibility of extracting the accurate models of the multicell devices. Indeed, the extraction of an accurate model of the unit-cell does not allow one to achieve a suitable model of the multicell by simple scaling rules, since not only the passive access structures of the multicell, i.e., the gate and drain manifolds, must be correctly modeled accounting for the differences existing among the signals exciting the different cells but also a dedicated, distributed, and thermal model may be required [5].