专利名称：三端口射频器件射频参数测试方法
技术领域：
本发明涉及半导体测试技术，特别涉及一种三端口射频器件射频参数测试方法。
背景技术：
在有源射频器件的建模过程中，需要得到多端口的射频参数(如射频器件的散射 参数S参数等)。针对射频双极型晶体管、射频MOS(Metal-oxide-semiconductor)晶体 管等三端口射频器件，射频建模需要有三个端口的射频参数。例如针对如图1所示的射频 双极型晶体管，射频建模需要有关发射极、基极和集电极三个端口的射频参数，而针对射频 MOS(Metal-oxide-semiconductor)晶体管，射频建模需要有关栅极、源极和漏极三个端口 的射频参数。为了得到三端口射频器件准确的射频参数，传统方法是使用三端口射频测试 设备进行射频晶体管测试，但三端口射频测试设备价格昂贵，极大地提高了射频器件的建 模成本，而且使用三端口射频测试设备进行射频晶体管测试还需要设计特殊的三端口射频 测试版图结构(例如特定某一端口接地)以满足三端口测试设备的测试条件要求，增加了 三端口射频器件射频测试版图的设计难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种三端口射频器件射频参数测试方法，成本低 且简单方便。为解决上述技术问题，本发明的三端口射频器件射频参数测试方法，三端口射频 器件具有射频端口 1、射频端口 2、射频端口 3三个端口，其特征在于，包括以下步骤一 .先设计三端口射频器件版图结构，将其中任意一个射频端口接地，接地的任 意一个端口标示为射频端口 3 ；二 .采用二端口射频测试设备，将所述三端口射频器件版图结构另外两个端口射 频端口 1、射频端口 2作为射频测试的两个端口进行二端口测试，得到二端口射频S参数，即 S11_2P、S12_2P、S21_2P 和 S22_2P，Si j_2P 是二端口从端口 i 到端口 j 的传输系数(i = 1， 2 ； j = 1,2)；三.基于上述二端口测试所得到的四个射频S参数，推导得出三端口射频晶体管 射频 S 参数S11_3P、S12_3P、S13_3P、S21_3P、S22_3P、S23_3P、S31_3P、S32_3P 和 S33_3P， Sij_3P是三端口从端口 i到端口 j的传输系数(i = 1,2,3 ;j = 1，2，3)，其中S33_3P = (S11_2P+S12_2P+S21_2P+S22_2P)/(4-S11_2P-S12_2P~S21_2P~S22_2P )；S32__3P =((1+S33_3P)/2)*(1-S12_2P-S22_2P)
S23__3P =((1+S33_3P)/2)*(1-S21_2P-S22_2P)
S22__3P =S22_2P+(S23_3P*S32_3P)/(1+S33_3P)
S21__3P =1-S22_3P-S23_3P ；
S12__3P =1-S22_3P-S32_3P ；
S31_3P = 1-S33_3P-S32_3P ；S13_3P = 1-S23_3P-S33_3P ；S11_3P = 1-S21_3P_S31_3P。所述三端口射频器件可以为射频双极型晶体管。本发明的三端口射频器件射频参数测试方法，摒弃了使用三端口射频测试设备进 行三端口射频器件射频参数测试的传统做法，设计三端口射频器件特殊的版图结构，将其 中任意一个端口接地，使用简单的二端口射频测试设备进行射频参数测试，然后通过推导 的二端口与三端口射频参数转换公式，得到三端口射频器件射频参数。本发明的三端口射 频器件射频参数测试方法，设计的三端口射频器件版图结构是可以将其中任意一个端口接 地的，而不必固定将一特定的端口接地，降低了射频测试版图的设计难度，使用常规简单的 二端口射频测试设备来进行射频参数测试，二端口射频测试设备价格远低于三端口射频测 试设备价格，能极大地降低三端口射频器件的建模成本。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。图1是射频双极型晶体管结构示意图；图2是本发明的三端口射频器件射频参数测试方法一实施方式流程图。
具体实施例方式本发明的三端口射频器件射频参数测试方法一实施方式如图2所示，三端口射频 器件具有射频端口 1、射频端口 2、射频端口 3三个端口，包括以下步骤一 .先设计三端口射频器件特殊的版图结构，将其中任意一个射频端口接地，接 地的任意一个端口标示为射频端口 3 ；二 .采用常规的二端口射频测试设备，将所述三端口射频器件特殊的版图结构另 外两个端口射频端口 1、射频端口 2作为射频测试的两个端口进行测试，得到二端口射频S 参数，即S11_2P, S12_2P, S21_2P和S22_2P, Sij_2P是二端口从端口 i到端口 j的传输系 数(i = 1,2 ； j = 1,2)；三.基于上述常规二端口测试所得到的四个射频S参数，推导得出三端口射频晶 体管射频S参数，即九个三端口射频参数。如果设ai(i = 1,2,3)为三端口射频测试的入 射电压波，设bi(i = 1,2,3)为三端口射频测试的反射电压波，同时设三端口射频S参数分 别是S11_3P、S12_3P、S13_3P、S21_3P、S22_3P、S23_3P、S31_3P、S32_3P 和 S33_3P，Si j_3P
是三端口从端口 i到端口 j的传输系数(i = 1，2，3 ;j =1，2，3)，则有以下关系
bl = Sll_3P*al+S12_3P*a2+S13_3P*a3(1)
b2 = S21_3P*al+S22_3P*a2+S23_3P*a3(2)
b3 = S31_3P*al+S32_3P*a2+S33_3P*a3(3)
设接地的任意一个端口为射频端口 3，于是有
a3 = -b3(4)
由式⑴ ⑷可进一步推出
S11_2P = S11_3P-(S13_3P*S31_3P)/(1+S33_3P)(5)
S12__2P =S12_3P-(S13_3P*S32_3P)/(1+S33_3P)(6)
S21__2P =S21_3P- (S31_3P*S23_3P)/(1+S33_3P)(7)
S22__2P =S22_3P-(S23_3P*S32_3P)/(1+S33_3P)(8)
由式(5)‘ (8)可进一步推出
S33__3P =(S11_2P+S12_2P+S21_2P+S22_2P)/(4-Sll__2P-S12_2P-S21_2P-S22_2P)(9)
S32__3P =((1+S33_3P)/2)*(1-S12_2P-S22_2P)(10)
S23__3P =((1+S33_3P)/2)*(1-S21_2P-S22_2P)(11)
S22__3P =S22_2P+ (S23_3P*S32_3P)/(1+S33_3P)(12)
S21__3P =1-S22_3P-S23_3P(13)
S12__3P =1-S22_3P-S32_3P(14)
S31__3P =1-S33_3P-S32_3P(15)
S13__3P =1-S23_3P-S33_3P(16)
Sll__3P =1-S21_3P-S31_3P(17)
由式(9)广-(17)可看出九个三端口射频S参数都可以基于常规二端口测试所得
到的四个射频S参数推导而得出。一实施例，射频双极型晶体管结构如图1所示，其三端口分别是作为射频端口 3的 发射极、作为射频端口 1的基极和作为射频端口 2的集电极，包括以下步骤一 .先设计射频双极型晶体管特殊的版图结构，将作为射频端口 3的发射极和地 短接；二 .将作为射频端口 1的基极和作为射频端口 2的集电极作为射频测试的二端 口，采用常规的二端口射频测试设备对以上射频双极型晶体管特殊的版图结构进行测试， 得到二端 口射频 S 参数，即 S11_2P, S12_2P, S21_2P 和 S22_2P ；三.基于上述常规二端口测试所得到的四个射频S参数，推导得出射频双极型 晶体管射频 S 参数S11_3P、S12_3P、S13_3P、S21_3P、S22_3P、S23_3P、S31_3P、S32_3P 和
S33_3P，其中
S33__3P =(S11_2P+S12_2P+S21_2P+S22_2P)/(4-S11_2P_S12_2P_S21_2P_S22_2P)
S32__3P =((1+S33_3P)/2)*(1-S12_2P-S22_2P)
S23__3P =((1+S33_3P)/2)*(1-S21_2P-S22_2P)
S22__3P =S22_2P+ (S23_3P*S32_3P)/(1+S33_3P)
S21__3P =1-S22_3P-S23_3P
S12__3P =1-S22_3P-S32_3P
S31__3P =1-S33_3P-S32_3P
S13__3P =1-S23_3P-S33_3P
Sll__3P =1-S21_3P-S31_3P
本发明的JΞ端口射频器件射频参数测试方法，摒弃了使用三端口射频测试设备进
行三端口射频器件射频参数测试的传统做法，设计三端口射频器件特殊的版图结构，将其 中任意一个端口接地，使用简单的二端口射频测试设备进行射频参数测试，然后通过推导 的二端口与三端口射频参数转换公式，得到三端口射频器件射频参数。本发明的三端口射频器件射频参数测试方法，设计的三端口射频器件版图结构是可以将其中任意一个端口接 地，而不必固定将一确定的端口接地，降低了射频测试版图的设计难度，使用常规简单的二 端口射频测试设备来进行射频参数测试，二端口射频测试设备价格远低于三端口射频测试 设备价格，能极大地降低三端口射频器件的建模成本。
权利要求
1. 一种三端口射频器件射频参数测试方法，三端口射频器件具有射频端口 1、射频端 口 2、射频端口 3三个端口，其特征在于，包括以下步骤一.先设计三端口射频器件版图结构，将其中任意一个射频端口接地，接地的任意一 个端口标示为射频端口 3;二.采用二端口射频测试设备，将所述三端口射频器件版图结构另外两个端口射频 端口 1、射频端口 2作为射频测试的两个端口进行二端口测试，得到二端口射频S参数，即 S11_2P、S12_2P、S21_2P 和 S22_2P，Si j_2P 是二端口从端口 i 到端口 j 的传输系数(i = 1， 2 ； j = 1,2)；三.基于上述二端口测试所得到的四个射频S参数，推导得出三端口射频晶体管射频S 参数S11_3P、S12_3P、S13_3P、S21_3P、S22_3P、S23_3P、S31_3P、S32_3P 和 S33_3P，Si j_3P 是三端口从端口 i到端口 j的传输系数(i = 1，2，3 ;j = 1，2，3)，其中S33_3P = (S11_2P+S12_2P+S21_2P+S22_2P)/(4-S11_2P-S12_2P-S21_2P-S22_2P)；S32_3P = ((1+S33_3P)/2)*(1-S12_2P-S22_2P)；S23_3P = ((1+S33_3P)/2)*(1-S21_2P-S22_2P)；S22_3P = S22_2P+(S23_3P*S32_3P)/(1+S33_3P)；S21__3P =1--S22__3P--S23__3P ；S12__3P =1--S22__3P--S32__3P ；S31__3P =1--S33__3P--S32__3P ；S13__3P =1--S23__3P--S33__3P ；Sll3P =1--S213P--S313P。
2.根据权利要求1所述的三端口射频器件射频参数测试方法，其特征在于，所述三端 口射频器件为射频双极型晶体管。
3.根据权利要求2所述的三端口射频器件射频参数测试方法，其特征在于，将射频双 极型晶体管版图结构的发射极作为射频端口 3和地短接。
全文摘要
本发明公开了一种三端口射频器件射频参数测试方法，先设计三端口射频器件版图结构，将其中任意一个射频端口接地，然后采用二端口射频测试设备，将所述特定三端口射频器件版图结构另外两个端口作为射频测试的两个端口进行二端口测试，得到二端口射频S参数，基于上述二端口测试所得到射频S参数，推导得出三端口射频晶体管射频S参数。本发明的三端口射频器件射频参数测试方法成本低且简单方便。
文档编号G06F17/50GK102063515SQ200910201829
公开日2011年5月18日 申请日期2009年11月18日 优先权日2009年11月18日
发明者周天舒 申请人:上海华虹Nec电子有限公司