推算MOS場效應晶體管高頻參數的方法有兩種分析

推算MOS場效應晶體管高頻參數的方法有兩種。一種是利用Y或S參數等四端參數的方法，另一種是由器件參數綜合、推算四端參數的方法。前者嚴密，但測量復雜。后者測量容易，有時也可預測參數的頻率特性以及與偏置的關系，但不夠嚴密。建議用戶參照廠家發表的四端常數值，在使用范圍內適當增加一些測量。

^●）混頻器的噪聲系數也近似地具有同數量級的值（約差1dB）。另外，的理論值為。

此值在高頻段接近于gis，在低頻段比gis大。

（1）y參數的測量

作為電路設計方法，普遍采用y參數的方法。特別是由于場效應晶體管的輸入阻抗高，容易滿足輸入輸出短路的測量條件，可以說這種設計方法是很恰當的。下述儀器適合于測量Y參數。

（i）通用無線電

通用無線電（General Radio）公司的1607-A型轉移函數和導納阻抗電橋（TI儀）

這是利用可調長度同軸線能測量h、g、y和z參數的電橋，曾廣泛用于衡量晶體管的好壞，但在1970年就停止了這種電橋的生產。這種電橋也適于測量場效應晶體管的Y參數，可在25~1500MHz頻段，測量0-600的轉移導納，0~400的輸入、輸出導納值。測量精確度不高，約0.1~0.05m3，對于較小數值，特別是對低頻時的反饋導納，輸入、輸出導納值較小的器件容易產生誤差。對復柵場效應晶體管而言，當第二柵也要加偏壓時，只有TO-5管殼封裝的圖2.16所示的一種接線法，與目前的級聯型MOS場效應晶體管的標準輸出管腳接線法不同，對一般用戶，尤其在100MHz以上的高頻段，多感不便。

（ii）赫勒一帕卡

赫勒一帕卡（Hewlett Packard）公司250 B型RX儀是兩端電橋，只能測輸入、輸出導納，但使用方便。在0.5~250MIHz的頻率下可測15Ω~100kΩ的并聯電阻，-80~+20pF的并聯電容，附有供TO-18、TO-72管殼用的按標準電極連接的轉接器13510A，便于測量晶體管的yib、yie、yoe。

在測量場效應晶體管的參數時，可對其中測yib用的轉接器加以改裝，可作成圖2.17所示的多用途轉接器。

使用RX儀時，可由gm、Crs等器件參數以及第52頁所述的高頻參數的理論公式導出轉移參數。但這種方法，大體上只限于gm的截止頻率以下的范圍內使用。

（2）s參數的測量

將其特征阻抗Z0通常為正實數的傳輸線連接在器件的輸入端和輸出端，所謂s參數或散射參數就是以Z0終端下的功率波之比表示四端特性時的一組參數。此種測量毋需高頻下難以實現的開路和短路條件，由于沒有或很少有開路與短路條件下往往成問題的元件發生振蕩的可能性，近年來，s參數主要用于微波領域。

在s參數的表示法中，其獨立變數是入射到輸入端口1的入射功率波a1和入射到輸出端口2的入射功率波a2。這些獨立變數與端點電壓、電流和Z0的關系可用下式表示（參照圖2.18）

因變數是各反射波b1和b2

s參數與上述各量之間的關系可表示為

像Y參數一樣，記作S11→Si，S12→ST，S21→Sf，S22→SQ，通常還加上接地角注^●）。由上式可得出s參數的意義如下：

S11為輸入端反射系數

S21為正向透射系數s21為反向透射系數

S22為輸出端反射系數

s參數與y參數的變換按表2.3的公式進行，另外也有直接用s參數的電路設計方法^6）。

S參數頻率關系的圖示法如圖2.19，透射系數是徑向以dB為刻度的極座標，或把反射系數標在史密斯圓圖上，可給出各對端口的導納或阻抗。

S參數的測量儀器有以下幾種。

（i）赫勒-帕卡

赫勒-帕卡公司8405 A型矢量電壓表這是檢測兩個信號的幅度比和相位差的儀器，用于測量透射系數和反射系數。頻率范圍為1~1000MHz，由于100MHz以下的輸入輸出反射系數很大，缺乏實用性。此外，赫勒-帕卡公司還制作了在110MHz~12.4GHZ下使用的8410S和在100kHz~110MHz使用的8407A網絡分析儀，前者對測量晶體管的s參數特別方便。也采用TO-5系列或TO-18/TO-72系列（2GHz以下）和帶狀線（12.4GHz以下）的測試架。因除輸入端子和輸出端子外都是直接接地的，所以難以用于復柵型管。

在測量復柵場效應晶體管時有通過電容接地的方法，如圖2.20所示。實際上，這種接法的缺點是容易加長接地的有效長度。

在網絡分析儀方面，也有配備計算機進行校準并進行參數變換、增益一穩定度計算

的自動化儀表8542 A 型（110MHz~18GHz）和8543 A 型（0.1~110MHz）。

（ii）羅德與斯瓦茲

羅德與斯瓦茲（Rohde&Schwarz）公司的ZDU型（30~420MHz）ZDD（300~2400MHz）型z—g圖示儀。

這些都是在史密斯圓圖上作光點顯示的儀器。還有能夠作頻率掃描測量的陰極射線管顯示的ZW A 圖示儀（10~480MHz）。附屬于這些儀器的測試架是供標準晶體管使用的，不便于測量復柵型MOS場效應晶體管。

（3）高頻器件參數的測量方法⁷

如52頁所示，器件參數通過簡單的測量有可能推算出四端參數，所以在高頻頻段特別適用。

如63~65頁所述，由于輸入、輸出導納容易測量，表征相互特性關系的跨導gm和反饋電容CTS就成為重要參數。gm（或|Yfs|）用圖2.21的結構可在使用頻率下比較輸入輸出電壓進行測量。

CTS的測量，采用備有屏蔽電極的三端電容電橋（波通（Boonton）公司的76D S8等），在容易測量的頻段0.3~3MHz內用圖2.22所示的電路進行測量。這一電路的內柵偏置通過電橋內部供給。為了抑制漏振蕩，須用電容旁路?？偟呐月冯娙菖c引線電感在測量頻率下有效地發生串聯諧振。而起阻止作用的電感與分布電容有效地發生并聯諧振。

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