第2章 射频元器件及电路模型

1、第第2章章 射频元器件及电路模型射频元器件及电路模型2.1 无源集总元件无源集总元件2.1.1 电阻器cshRWSRR2Rsh表面电阻 Rc接触电阻 方块电阻R 对于一个长和宽都为L，厚度为扩散结深Xj的薄层方块来说，其材料电阻： jjLRLXX 此电阻与方块的长和宽无关，仅与材料的平均电阻率、方块的厚度（结深）有关 数方块 拐角处粗略的近似可以认为是两个方块的重叠（并联）。因此一个拐角算半个方块。严格的分析表明一个拐角等于0.56个方块，两个箭头界定的电阻大约是15.24个方块，每个接触部分大约是半个方块。 非线性 半导体电阻器的伏安与材料中的电场强度有关，当电场大于1kV/cm时，其线性关

2、系不再成立。 电阻器的射频等效电路 趋肤效应 指随着频率的提高，导体中流动的电流会趋向于在导体的表面流动。 此时该导体内部区域的载流效率比低频时低，所以导体有用的横截面积减小了，从而使电阻变大。 趋肤深度 22jzzJJssexpexp0rlAlR22.1.2 电容器HWLHACrr00平板尺寸比平板间距H大得多 电容器的射频等效电路 边缘效应 LWHWLHHLHWC2222互连层电容 交指型电容器 2131AANlwCr射频等效电路与互连层电容相同 优点 1. 横向电容的大小取决于周长，通过使版图几何图形的周长最大可以获得最大的电容。 2. 寄生的底极板电容比普通平行板结构要小得多。 碎片形

3、电容互连线电容（器件中的内部互连线） MOS电容（即栅电容） pn结电容 三种情况： 1单条导线在接地平面之上 2导线夹在两个导电平面之间 3三条相邻的导线在单个平面之上 2.1.3 电感器螺旋电感 螺旋电感的射频等效电路 rnrnrnL262720102 . 1104螺旋电感提高Q值的办法 aranL14225 .372202.1.4 无源元件的射频特性 电阻的阻抗绝对值随频率的变化关系 电容的阻抗绝对值随频率的变化关系 电感的阻抗绝对值随频率的变化关系 1. 一个10k的多晶电阻采用每方块100的薄层电阻材料制成。如果这个电阻宽度的不确定性不超过0.2微米，并且由于宽度变化引起电阻的变化必

4、须保持在5%以下，试确定这个电阻的最小尺寸。为简单起见，假设版图为简单的长条形。 解： WLWLtWtLALRoWWRRWLWR2oWWLR2oWWWLWWLRRoo2mWWm42 . 005. 0mLmLk400410010minmin 2. 如果一集成的平板电容的长度和宽度相等，两平板间距为长度的百分之一，请计算考虑边缘效应和不考虑边缘效应会有多少误差（用百分比保留二位小数）？ 解： WWWWHWLHAC10001. 0WWWWWWWWWHHLHWC10401. 004. 101. 002. 002. 022%85. 304. 110004. 1WWWCCC3. 一个常见的（特别是在数字系

5、统中）问题是如何才能确定互连线的最佳尺寸？一条较宽的线具有较大的电容，但却具有较小的电阻，所以多么宽才足够宽呢？为了定量地回答这个问题，使用一个接地平面之上的单条导线的Sakurai公式，推导出关于这样一条线的RC乘积的公式。 （a）如果信号的传播延时正比于RC，若长度加倍，这一延时如何增加？ （b）你的公式应当显示当宽度变为无穷大时RC乘积将渐近地接近最小值。什么样的宽度会使延时恰好比这个最小值大25%？用厚度T及离衬底的距离H来表示你的答案。 解： WTLALRLHTHWHWCSakurai222. 08 . 215. 0（a）（b）lengthasRRC222. 028 . 215. 01HTWHHTLRCWasminRCHTLRC15. 12min222. 0228 . 215. 115. 125. 1HTWHTLHTL222. 0222. 074. 915. 125. 08 . 2HTH