1.5　本书的目标和结构

本书的目标是培养读者对微波射频器件建模和测量进行深入研究和分析的能力。集成电路计算机辅助设计的基础是建立精确的、能反映器件物理特性的半导体器件等效电路模型，这些模型对于提高射频和微波/毫米波单片集成电路设计的成功率、缩短电路研制周期是非常重要的。

本书共分为6章，重点介绍硅基射频集成电路用到的无源器件和有源器件的建模方法和参数提取技术。无源器件以片上螺旋电感和变压器为主，有源器件以MOSFET器件为主。有源器件建模涉及小信号等效电路模型、大信号非线性等效电路模型和噪声等效电路模型的构建，以及等效电路模型的参数提取技术。

第1章主要介绍半导体器件建模的意义。

第2章主要介绍常用的片上螺旋电感的物理结构和基本特性，包括标准CMOS工艺下的螺旋电感及新型电感，提出片上螺旋电感的模型构建和模型参数提取方法，讨论片上螺旋电感主要物理结构参数对电感量和品质因数的影响。

在射频集成电路设计中，片上变压器可以完成阻抗匹配、反馈、单端到双端的转化等。第3章主要介绍典型的片上变压器结构形式，片上变压器的等效电路模型和相应的参数提取方法，分析物理几何参数对交错互绕结构变压器和叠层结构变压器特性的影响。

第4章主要介绍MOSFET小信号等效电路模型的建模方法与流程，分析了常用的去嵌技术，以及小信号等效电路模型参数提取技术。由于器件测量误差最终将导致模型和参数提取的不准确性，本章还推导了本征参数对S参数的灵敏度，并将两者相结合，得到模型参数对S参数的不确定度，最终给出了模型参数的不确定度及最佳频率提取范围。

微波射频场效应晶体管的小信号等效电路模型对于理解器件物理结构和预测小信号S参数十分有用，但它不能反映相应的射频大信号功率谐波特性。第5章首先介绍了常用的MOSFET器件非线性电路模型，讨论了保护环对深亚微米MOSFET的直流性能和高频性能的影响，推导了一组简单而有效的公式，为具有不同保护环结构的器件S参数转换提供了双向计算式。最后对考虑了高频色散效应的MOSFET器件大信号模型进行了研究，给出了相应的模型参数提取方法，建立了完整的包括色散效应的大信号等效电路模型，并对模型的精度进行了验证。

半导体器件的噪声模型是设计低噪声电路的基础。为了准确预测和描述半导体器件的噪声性能，第6章首先介绍了MOSFET器件的噪声等效电路模型及信号和噪声相关矩阵技术，推导了基于噪声模型的噪声参数的表达式，给出了噪声模型参数的提取方法。最后，给出了一种由多个基本单元组成的深亚微米MOSFET的可扩展噪声和小信号模型，它可以对从基本单元到多单元大尺寸器件的噪声和小信号模型参数进行精确建模，模拟和测试结果表明，在相同偏置条件下，器件模型参数遵循按比例缩放规则。