JP4539356B2

JP4539356B2 - 電界効果トランジスタモデル生成装置、電界効果トランジスタモデル生成方法等

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Description

本発明は、電界効果トランジスタモデル、回路シミュレーション装置及び回路シミュレーション方法等の技術分野に属し、より詳細には、電界効果トランジスタのＡＣ特性及び雑音特性をゲート抵抗を用いてシミュレーションする電界効果トランジスタモデル等の技術分野に属する。

従来、ＳＰＩＣＥ（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）等の回路シミュレーション用プログラムでは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）等の電界効果トランジスタの高周波域におけるＡＣ（AlteＲｎｓting Current）特性や雑音特性を正確にシミュレーションするため、例えば、図７に示すような、ゲート抵抗Ｒｎを接続した電界効果トランジスタモデルを使用している。

ここで、回路シミュレーション用プログラムは、ゲート抵抗Ｒｎの抵抗値を所定のモデル式のパラメータの一つとして設定して、ＡＣ特性または雑音特性等のシミュレーション値を算出する。そして、算出されるシミュレーション値が実測値に近似するようにゲート抵抗Ｒｎの抵抗値を調整する。

このゲート抵抗Ｒｎの抵抗値は、ＡＣ特性の中でも特にゲート端子での反射特性を示すＳパラメータＳ１１と電界効果トランジスタが発生させる熱雑音を表す最小雑音指数に影響を与える。

なお、この種のモデルの例として、特許文献１に記載の電界効果トランジスタモデルにおいても、ゲート抵抗の抵抗値を用いてＳパラメータ等の算出を行っている。
特開２０００−１０１０９７号公報

しかしながら、上述した従来の電界効果トランジスタモデルの構成では、ゲート抵抗Ｒｎの抵抗値の変動により、ＡＣ特性と雑音特性の双方が同時に影響を受ける。

そのため、ＡＣ特性のシミュレーション値を実測値に近似させるように抵抗値を調整した場合には、調整後の抵抗値を用いて算出される雑音特性のシミュレーション値が実測値に近似しない場合がある。また、逆に、雑音特性のシミュレーション値を実測値に近似させるように抵抗値を調整した場合には、調整後の抵抗値を用いて算出されるＡＣ特性のシミュレーション値が実測値と近似しない場合がある。

このように、一方のシミュレーション値を実測値に近似させると他方が実測値に近似しないこととなり、ＡＣ特性及び雑音特性双方を同時に実測に近似させることができず、電界効果トランジスタの特性の正確なシミュレーションが困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、以上の点に鑑みて為されたものであり、ゲート抵抗を用いてＡＣ特性と雑音特性双方を同時に実測に近似させることにより、電界効果トランジスタの特性の正確なシミュレーションを可能とする電界効果トランジスタモデル生成装置、電界効果トランジスタモデル生成方法、回路シミュレーション装置、回路シミュレーション方法、電界効果トランジスタモデル生成用プログラム、回路シミュレーション用プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、電界効果トランジスタのＡＣ特性及び雑音特性のシミュレーションを行う回路シミュレーション装置により用いられる電界効果トランジスタモデルを生成する電界効果トランジスタモデル生成装置において、熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗とを直列に接続した抵抗回路を電界効果トランジスタ等価回路のゲート抵抗として接続した電界効果トランジスタモデルを生成する生成手段を備え、前記生成手段は、前記抵抗回路の抵抗値から得られる前記ＡＣ特性のシミュレーション値が前記ＡＣ特性の実測値に近似されることにより、前記抵抗回路の抵抗値が決定され、前記第一抵抗の抵抗値と前記第二抵抗の抵抗値との和が前記決定された抵抗値に一致する条件で、前記第一抵抗の抵抗値から得られる前記雑音特性のシミュレーション値が前記雑音特性の実測値に近似されることにより、前記第一抵抗の抵抗値が決定される前記電界効果トランジスタモデルを生成することを特徴とする。

上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、電界効果トランジスタのＡＣ特性及び雑音特性のシミュレーションを行う回路シミュレーション装置により用いられる電界効果トランジスタモデルを生成する電界効果トランジスタモデル生成装置において、熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗とを並列に接続した抵抗回路を電界効果トランジスタ等価回路のゲート抵抗として接続した電界効果トランジスタモデルを生成する生成手段を備え、前記生成手段は、前記抵抗回路のコンダクタンスから得られる前記ＡＣ特性のシミュレーション値が前記ＡＣ特性の実測値に近似されることにより、前記抵抗回路のコンダクタンスが決定され、前記第一抵抗のコンダクタンスと前記第二抵抗のコンダクタンスとの和が前記決定したコンダクタンスに一致する条件で、前記第一抵抗の抵抗値から得られる前記雑音特性のシミュレーション値が前記雑音特性の実測値に近似されることにより、前記第一抵抗の抵抗値が決定される前記電界効果トランジスタモデルを生成することを特徴とする。

上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、電界効果トランジスタのＡＣ特性及び雑音特性のシミュレーションを行う回路シミュレーション装置により用いられる電界効果トランジスタモデルを生成する電界効果トランジスタモデル生成装置により実行される電界効果トランジスタモデル生成方法において、熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗とを直列に接続した抵抗回路を電界効果トランジスタ等価回路のゲート抵抗として接続した電界効果トランジスタモデルを生成する生成工程を含み、前記生成工程においては、前記抵抗回路の抵抗値から得られる前記ＡＣ特性のシミュレーション値が前記ＡＣ特性の実測値に近似されることにより、前記抵抗回路の抵抗値が決定され、前記第一抵抗の抵抗値と前記第二抵抗の抵抗値との和が前記決定された抵抗値に一致する条件で、前記第一抵抗の抵抗値から得られる前記雑音特性のシミュレーション値が前記雑音特性の実測値に近似されることにより、前記第一抵抗の抵抗値が決定される前記電界効果トランジスタモデルを生成することを特徴とする。

上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、電界効果トランジスタのＡＣ特性及び雑音特性のシミュレーションを行う回路シミュレーション装置により用いられる電界効果トランジスタモデルを生成する電界効果トランジスタモデル生成装置により実行される電界効果トランジスタモデル生成方法において、熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗とを並列に接続した抵抗回路を電界効果トランジスタ等価回路のゲート抵抗として接続した電界効果トランジスタモデルを生成する生成工程を含み、前記生成工程においては、前記抵抗回路のコンダクタンスから得られる前記ＡＣ特性のシミュレーション値が前記ＡＣ特性の実測値に近似されることにより、前記抵抗回路のコンダクタンスが決定され、前記第一抵抗のコンダクタンスと前記第二抵抗のコンダクタンスとの和が前記決定したコンダクタンスに一致する条件で、前記第一抵抗の抵抗値から得られる前記雑音特性のシミュレーション値が前記雑音特性の実測値に近似されることにより、前記第一抵抗の抵抗値が決定される前記電界効果トランジスタモデルを生成することを特徴とする。

上記の課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、電界効果トランジスタのＡＣ特性及び雑音特性のシミュレーションを行う回路シミュレーション装置において、熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗とを直列に接続した抵抗回路を電界効果トランジスタ等価回路のゲート抵抗として接続してなる電界効果トランジスタモデルを生成する生成手段と、前記生成された電界効果トランジスタモデルを用いて前記抵抗回路の抵抗値から得られる前記ＡＣ特性のシミュレーション値を前記ＡＣ特性の実測値に近似させることにより、当該抵抗値を決定するＡＣ特性近似手段と、前記第一抵抗の抵抗値と前記第二抵抗の抵抗値との和を前記決定した抵抗値に一致させながら、前記生成された電界効果トランジスタモデルを用いて前記第一抵抗の抵抗値から得られる前記雑音特性のシミュレーション値を前記雑音特性の実測値に近似させることにより、前記第一抵抗の抵抗値を決定する雑音特性近似手段と、を備えることを特徴とする。

上記の課題を解決するために、請求項６に記載の発明は、電界効果トランジスタのＡＣ特性及び雑音特性のシミュレーションを行う回路シミュレーション装置において、熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗とを並列に接続した抵抗回路を電界効果トランジスタ等価回路のゲート抵抗として接続してなる電界効果トランジスタモデルを生成する生成手段と、前記生成された電界効果トランジスタモデルを用いて前記抵抗回路のコンダクタンスから得られる前記ＡＣ特性のシミュレーション値を前記ＡＣ特性の実測値に近似させることにより、前記抵抗回路のコンダクタンスを決定するＡＣ特性近似手段と、前記第一抵抗のコンダクタンスと前記第二抵抗のコンダクタンスとの和を前記決定したコンダクタンスに一致させながら、前記生成された電界効果トランジスタモデルを用いて前記第一抵抗の抵抗値から得られる前記雑音特性のシミュレーション値を前記雑音特性の実測値に近似させることにより、前記第一抵抗の抵抗値を決定する雑音特性近似手段と、を備えることを特徴とする。

上記の課題を解決するために、請求項７に記載の発明は、電界効果トランジスタのＡＣ特性及び雑音特性のシミュレーションを行う回路シミュレーション装置により実行される回路シミュレーション方法において、熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗とを直列に接続した抵抗回路を電界効果トランジスタ等価回路のゲート抵抗として接続してなる電界効果トランジスタモデルを生成する生成工程と、前記生成された電界効果トランジスタモデルを用いて前記抵抗回路の抵抗値から得られる前記ＡＣ特性のシミュレーション値を前記ＡＣ特性の実測値に近似させることにより、当該抵抗値を決定するＡＣ特性近似工程と、前記第一抵抗の抵抗値と前記第二抵抗の抵抗値との和を前記決定した抵抗値に一致させながら、前記生成された電界効果トランジスタモデルを用いて前記第一抵抗の抵抗値から得られる前記雑音特性のシミュレーション値を前記雑音特性の実測値に近似させることにより、前記第一抵抗の抵抗値を決定する雑音特性近似工程と、を含むことを特徴とする。

上記の課題を解決するために、請求項８に記載の発明は、電界効果トランジスタのＡＣ特性及び雑音特性のシミュレーションを行う回路シミュレーション装置により実行される回路シミュレーション方法において、熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗とを並列に接続した抵抗回路を電界効果トランジスタ等価回路のゲート抵抗として接続してなる電界効果トランジスタモデルを生成する生成工程と、前記生成された電界効果トランジスタモデルを用いて前記抵抗回路のコンダクタンスから得られる前記ＡＣ特性のシミュレーション値を前記ＡＣ特性の実測値に近似させることにより、前記抵抗回路のコンダクタンスを決定するＡＣ特性近似工程と、前記第一抵抗のコンダクタンスと前記第二抵抗のコンダクタンスとの和を前記決定したコンダクタンスに一致させながら、前記生成された電界効果トランジスタモデルを用いて前記第一抵抗の抵抗値から得られる前記雑音特性のシミュレーション値を前記雑音特性の実測値に近似させることにより、前記第一抵抗の抵抗値を決定する雑音特性近似工程と、を含むことを特徴とする。

上記の課題を解決するために、請求項９に記載の発明は、コンピュータを、請求項１または請求項２に記載の電界効果トランジスタモデル生成装置として機能させることを特徴とする。

上記の課題を解決するために、請求項１０に記載の発明は、コンピュータを、請求項５または請求項６に記載の回路シミュレーション装置として機能させることを特徴とする。

上記の課題を解決するために、請求項１１に記載の発明は、請求項９に記載の電界効果トランジスタモデル生成用プログラムまたは請求項１０に記載の回路シミュレーション用プログラムがコンピュータ読み取り可能に記録されていることを特徴とする。

以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、生成された電界効果トランジスタモデルにおいて、直列に接続した熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗の抵抗値の和によりＡＣ特性が表現され、熱雑音を発生する第一抵抗の抵抗値により雑音特性が表現されるので、ＡＣ特性と雑音特性を独立して実測値に近似させることが可能となり、電界効果トランジスタの特性のシミュレーションを正確に行うことができる。また、先にＡＣ特性を実測に近似することにより第一抵抗と第二抵抗との抵抗値の和を決定し、この抵抗値の和を一定に保持して、第一抵抗と第二抵抗の抵抗値を変化させて、第一抵抗の抵抗値により雑音特定を実測に近似するので、ＡＣ特性を実測に近似させた状態で雑音特性を実測に近似させることが可能となり、電界効果トランジスタの特性のシミュレーションをより正確に行うことができる。

請求項２に記載の発明によれば、生成された電界効果トランジスタモデルにおいて、並列に接続した熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗のコンダクタンスの和によりＡＣ特性が表現され、熱雑音を発生する第一抵抗の抵抗値により雑音特性が表現されるので、ＡＣ特性と雑音特性を独立して実測値に近似させることが可能となり、電界効果トランジスタの特性のシミュレーションを正確に行うことができる。また、先にＡＣ特性を実測に近似することにより第一抵抗と第二抵抗とのコンダクタンスの和を決定し、このコンダクタンスの和を一定に保持して、第一抵抗と第二抵抗の抵抗値を変化させて、第一抵抗の抵抗値により雑音特定を実測に近似するので、ＡＣ特性を実測に近似させた状態で雑音特性を実測に近似させることが可能となり、電界効果トランジスタの特性のシミュレーションをより正確に行うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、生成された電界効果トランジスタモデルにおいて、直列に接続した熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗の抵抗値の和によりＡＣ特性が表現され、熱雑音を発生する第一抵抗の抵抗値により雑音特性が表現されるので、ＡＣ特性と雑音特性を独立して実測値に近似させることが可能となり、電界効果トランジスタの特性のシミュレーションを正確に行うことができる。また、先にＡＣ特性を実測に近似することにより第一抵抗と第二抵抗との抵抗値の和を決定し、この抵抗値の和を一定に保持して、第一抵抗と第二抵抗の抵抗値を変化させて、第一抵抗の抵抗値により雑音特定を実測に近似するので、ＡＣ特性を実測に近似させた状態で雑音特性を実測に近似させることが可能となり、電界効果トランジスタの特性のシミュレーションをより正確に行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、生成された電界効果トランジスタモデルにおいて、並列に接続した熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗のコンダクタンスの和によりＡＣ特性が表現され、熱雑音を発生する第一抵抗の抵抗値により雑音特性が表現されるので、ＡＣ特性と雑音特性を独立して実測値に近似させることが可能となり、電界効果トランジスタの特性のシミュレーションを正確に行うことができる。また、先にＡＣ特性を実測に近似することにより第一抵抗と第二抵抗とのコンダクタンスの和を決定し、このコンダクタンスの和を一定に保持して、第一抵抗と第二抵抗の抵抗値を変化させて、第一抵抗の抵抗値により雑音特定を実測に近似するので、ＡＣ特性を実測に近似させた状態で雑音特性を実測に近似させることが可能となり、電界効果トランジスタの特性のシミュレーションをより正確に行うことができる。

請求項５に記載の発明によれば、直列に接続した熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗の抵抗値の和によりＡＣ特性を表現し、熱雑音を発生する第一抵抗の抵抗値により雑音特性を表現する電界効果トランジスタモデルを用いてシミュレーションを行うので、ＡＣ特性と雑音特性を独立して実測値に近似させることが可能となり、電界効果トランジスタの特性のシミュレーションを正確に行うことができる。また、先にＡＣ特性を実測に近似することにより第一抵抗と第二抵抗との抵抗値の和を決定し、この抵抗値の和を一定に保持して、第一抵抗と第二抵抗の抵抗値を変化させて、第一抵抗の抵抗値により雑音特定を実測に近似するので、ＡＣ特性を実測に近似させた状態で雑音特性を実測に近似させることが可能となり、電界効果トランジスタの特性のシミュレーションをより正確に行うことができる。

請求項６に記載の発明によれば、並列に接続した熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗のコンダクタンスの和によりＡＣ特性を表現し、熱雑音を発生する第一抵抗の抵抗値により雑音特性を表現する電界効果トランジスタモデルを用いてシミュレーションを行うので、ＡＣ特性と雑音特性を独立して実測値に近似させることが可能となり、電界効果トランジスタの特性のシミュレーションを正確に行うことができる。また、先にＡＣ特性を実測に近似することにより第一抵抗と第二抵抗とのコンダクタンスの和を決定し、このコンダクタンスの和を一定に保持して、第一抵抗と第二抵抗の抵抗値を変化させて、第一抵抗の抵抗値により雑音特定を実測に近似するので、ＡＣ特性を実測に近似させた状態で雑音特性を実測に近似させることが可能となり、電界効果トランジスタの特性のシミュレーションをより正確に行うことができる。

請求項７に記載の発明によれば、直列に接続した熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗の抵抗値の和によりＡＣ特性を表現し、熱雑音を発生する第一抵抗の抵抗値により雑音特性を表現する電界効果トランジスタモデルを用いてシミュレーションを行うので、ＡＣ特性と雑音特性を独立して実測値に近似させることが可能となり、電界効果トランジスタの特性のシミュレーションを正確に行うことができる。また、先にＡＣ特性を実測に近似することにより第一抵抗と第二抵抗との抵抗値の和を決定し、この抵抗値の和を一定に保持して、第一抵抗と第二抵抗の抵抗値を変化させて、第一抵抗の抵抗値により雑音特定を実測に近似するので、ＡＣ特性を実測に近似させた状態で雑音特性を実測に近似させることが可能となり、電界効果トランジスタの特性のシミュレーションをより正確に行うことができる。

請求項８に記載の発明によれば、並列に接続した熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗のコンダクタンスの和によりＡＣ特性を表現し、熱雑音を発生する第一抵抗の抵抗値により雑音特性を表現する電界効果トランジスタモデルを用いてシミュレーションを行うので、ＡＣ特性と雑音特性を独立して実測値に近似させることが可能となり、電界効果トランジスタの特性のシミュレーションを正確に行うことができる。また、先にＡＣ特性を実測に近似することにより第一抵抗と第二抵抗とのコンダクタンスの和を決定し、このコンダクタンスの和を一定に保持して、第一抵抗と第二抵抗の抵抗値を変化させて、第一抵抗の抵抗値により雑音特定を実測に近似するので、ＡＣ特性を実測に近似させた状態で雑音特性を実測に近似させることが可能となり、電界効果トランジスタの特性のシミュレーションをより正確に行うことができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、ＭＯＳＦＥＴモデルに対して本発明を適用して、ＳパラメータＳ１１と最小雑音指数をシミュレートする場合の実施形態である。

ここでは、Ｓ１１のシミュレーションについて説明するが、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２等のＳパラメータやＺパラメータ、Ｙパラメータでも同様のシミュレーションが可能である。

（Ｉ）第１実施形態
始めに、本願に係る第１実施形態について、図１乃至図５を用いて説明する。

なお、図１は第１実施形態に係るＭＯＳＦＥＴモデルにおける等価回路の概要の一例を示す図であり、図２は第１実施形態に係る回路シミュレーション装置の概要構成の一例を示す図であり、図３は第１実施形態に係る処理部１１の処理の一例を示すフロチャートであり、図４は第１実施形態に係るＳパラメータＳ１１の周波数特性の一例を示すグラフであり、図５は第１実施形態に係る最小ノイズ指数の周波数特性の一例を示すグラフである。

先ず、第１実施形態に係るＭＯＳＦＥＴモデルの構成及び機能について説明する。

図１に示すように、第１実施形態に係るＭＯＳＦＥＴモデルＭＳの等価回路はゲート抵抗回路Ｒｎｓを備え、更にこの抵抗回路Ｒｎｓは、熱雑音を発生する抵抗Ｒｎ１と、これと直列に接続した熱雑音を発生しない抵抗Ｒｎ２とにより構成されている。ここで、熱雑音を発生しない抵抗とはモデル上の抵抗である。

なお、ＭＯＳＦＥＴモデルＭＳの等価回路には、ゲート抵抗の抵抗値を用いてＡＣ特性及び雑音特性をシミュレーションすることができる各種の等価回路を適用することができる。

また、ＳパラメータＳ１１及び最小雑音指数の算出には、等価回路に対応した従来のモデル式を用いる。

このとき、ＳパラメータＳ１１を算出するためのパラメータの一つとして、ゲート抵抗回路Ｒｎｓの抵抗値、すなわち抵抗Ｒｎ１と抵抗Ｒｎ２との抵抗値の和が用いられる。

また、最小雑音指数を算出するためのパラメータの一つとして、熱雑音を発生する抵抗Ｒｎ１の抵抗値が用いられる。なお、熱雑音を発生しない抵抗Ｒｎ２の抵抗値は最小雑音指数の算出には用いられないので、抵抗Ｒｎ２の抵抗値が変化しても最小雑音指数には影響を与えない。

次に、第１実施形態に係る回路シミュレーション装置の構成及び機能について説明する。

図２に示すように、第１実施形態に係る回路シミュレーション装置Ｓは、ＣＰＵ（Central Process Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される処理部１１と、各種プログラム及びデータを記憶保存するディスク装置１２（例えば、ハードディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）ドライブ等）と、ユーザーからの各指示やパラメータ等を入力する入力装置１３（例えば、キーボード、マウス等）と、処理部１１による処理結果等を出力する出力装置１４（例えば、ディスプレイ、プリンタ等）とを備え、各部はバス１５を介して相互に接続されている。

処理部１１は、ディスク装置１２に記憶保存されている各種プログラム（例えば、回路シミュレーション用プログラム）を読み出し実行する。そして、プログラムの実行により、ディスク装置１２に記憶保存されている各種データ（例えば、ＭＯＳＦＥＴモデルのデータ）を適宜読み出し、当該データに対する処理を行う。これにより、処理部１１は、回路シミュレーション装置Ｓ全体を統括制御すると共に、本発明の生成手段、ＡＣ特性近似手段及び雑音特性近似手段等として機能するようになっている。

なお、回路シミュレーション用プログラム及びＭＯＳＦＥＴモデルのデータは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体から読み込まれるようにしてもよいし、図示しないネットワークアダプタを介してインターネット上の所定のサーバからダウンロードされるようにしてもよい。

次に、第１実施形態に係る処理部１１の処理について説明する。

図３に示すように、処理部１１は、ステップＳ５１において、ユーザーからのモデル生成指示を入力装置１３から入力すると、ディスク装置１２からＭＯＳＦＥＴモデルＭのデータを読み出する。そして、読み出したデータに基づいて抵抗Ｒｎ１と抵抗Ｒｎ２とを直列に接続してゲート抵抗回路Ｒｎｓを構成したＭＯＳＦＥＴモデルＭＳを生成し、これを記憶する。

なお、ＭＯＳＦＥＴモデルのデータは独立したデータとなっている必要はなく、回路シミュレーション用プログラム中に予め組み込まれていてもよい。この場合、処理部１１は、モデル生成指示により内部のデータを参照してＭＯＳＦＥＴモデルＭＳを生成することとなる。

モデル生成後、ステップＳ５２において、ディスク装置１２から更にＳパラメータＳ１１及び最小雑音指数の実測データを読み出し、これらを記憶する。

そして、ステップＳ５３において、ユーザーからのパラメータ入力操作により、抵抗Ｒｎ１及びＲｎ２の抵抗値を含む各種パラメータを入力装置１３から入力し、これを記憶する。

その後、ステップＳ５４において、モデル式に各種パラメータを設定してＳパラメータＳ１１のシミュレーション値を算出する。ここで、シミュレーション値の算出には抵抗回路Ｒｎｓの抵抗値、すなわち抵抗Ｒｎ１と抵抗Ｒｎ２の抵抗値の和が用いられる。

そして、ステップＳ５５において、ＳパラメータＳ１１のシミュレーション値と処理部１１が記憶している実測値との比較を行う。

その結果、両者の差分が所定の許容値以下であるか否かをステップＳ５６において判定し、許容値以下である場合は（ステップＳ５６：ＹＥＳ）、ステップＳ５８に移行し、許容値を上回る場合は（ステップＳ５６：ＮＯ）、ステップ５７に移行する。

ステップ５７においては、抵抗Ｒｎ１と抵抗Ｒｎ２の抵抗値を変更することによりゲート抵抗回路Ｒｎｓの抵抗値を調整し、その後、変更後の抵抗値を設定して再度シミュレーション値の算出、比較及び判定を行う（ステップＳ５４〜Ｓ５６）。

ここで、ゲート抵抗回路Ｒｎｓの抵抗値を大きくしてＳパラメータＳ１１のシミュレーション値を算出するとシミュレーション値は小さくなり、抵抗値を小さくして算出するとシミュレーション値は大きくなる。この関係を示しているのが図４の実線グラフと破線グラフである。実線グラフは実測のＳパラメータＳ１１の周波数特性を表し、破線グラフはシミュレーションしたＳパラメータＳ１１の周波数特性を表している。

このようにして、ステップＳ５４〜Ｓ５６の処理を繰り返すことにより、ＳパラメータＳ１１のシミュレーション値が実測値に近づいていく。

最終的に両者の差分が許容値以下になり、実測値に近いＳパラメータＳ１１のシミュレーション値が求められる。

そして、これにより抵抗Ｒｎ１と抵抗Ｒｎ２との抵抗値の和として求められるゲート抵抗回路Ｒｎｓの抵抗値が決定したので、ステップＳ５８において、処理部１１は、この抵抗値を記憶する。

次いで、ステップＳ５９において、モデル式に抵抗Ｒｎ１の抵抗値等のパラメータを設定して最小雑音指数のシミュレーション値を算出し、ステップＳ６０において、シミュレーション値と処理部１１が記憶している実測値との比較処理を行う。

その結果、両者の差分が所定の許容値以下であるか否かをステップＳ６１において判定し、許容値以下である場合は（ステップＳ６１：ＹＥＳ）、ステップＳ６３に移行し、許容値を上回る場合は（ステップＳ６１：ＮＯ）、ステップＳ６２に移行する。

ステップＳ６２においては、抵抗Ｒｎ１と抵抗Ｒｎ２の抵抗値の和がステップＳ５８において記憶した抵抗値と一致するように、換言すれば抵抗Ｒｎ１とＲｎ２の抵抗値の和を一定に保持しながら抵抗Ｒｎ１及び抵抗Ｒｎ２の抵抗値を変更する。

そして、変更後の抵抗値を設定してシミュレーション値の算出、比較及び判定を行う（ステップＳ５９〜Ｓ６１）。

ここで、抵抗Ｒｎ１の抵抗値を大きくして最小雑音指数のシミュレーション値を算出すると、シミュレーション値は高くなり、抵抗値を小さくして算出すると、シミュレーション値は低くなる。この関係を示しているのが図５の実線グラフと破線グラフである。実線グラフは実測の最小雑音指数の周波数特性を表し、破線グラフはシミュレーションした最小雑音指数の周波数特性を表している。

なお、抵抗Ｒｎ１と抵抗Ｒｎ２の抵抗値の和は変化しないので、ＳパラメータＳ１１については実測に近似した状態が保持される。

最終的に両者の差分が許容値以下になり、実測値に近い最小雑音指数のシミュレーション値が求められと、抵抗Ｒｎ１及び抵抗Ｒｎ２の最終的な抵抗値が決定される。なお、ここでゲート抵抗回路Ｒｎｓの抵抗値が抵抗Ｒｎ１の抵抗値より小さくなっている場合は、抵抗Ｒｎ２の抵抗値は負の値を示し、抵抗Ｒｎ２は負性抵抗となる。

最後にステップＳ６３において、処理部１１は、処理結果として最終的なパラメータを出力装置１４に表示出力する。

以上説明したように、第１実施形態のＭＯＳＦＥＴモデルによれば、直列に接続した熱雑音を発生する抵抗Ｒｎ１と熱雑音を発生しない抵抗Ｒｎ２の抵抗値の和によりＳパラメータＳ１１が表現され、熱雑音を発生するＲｎ１の抵抗値により最小雑音指数が表現されるので、ＳパラメータＳ１１と最小雑音指数を独立して実測値に近似させることが可能となり、ＭＯＳＦＥＴの特性のシミュレーションを正確に行うことができる。

また、先にＳパラメータＳ１１を実測に近似することにより抵抗Ｒｎ１とＲｎ２との抵抗値の和を決定し、この抵抗値の和を一定に保持して、抵抗Ｒｎ１とＲｎ２の抵抗値を変化させて、抵抗Ｒｎ１の抵抗値により最小雑音指数を実測に近似するので、ＳパラメータＳ１１が実測に近似した状態で最小雑音指数を実測に近似させることが可能となり、ＭＯＳＦＥＴの特性のシミュレーションをより正確に行うことができる。

（II）第２実施形態
次に、本願に係る他の実施形態である第２実施形態について、図６を用いて説明する。

なお、図６は第２実施形態に係る電界効果トランジスタモデルにおける等価回路の概要の一例を示す図である。

また、第２実施形態に係る回路シミュレーション装置の構成及び機能と処理部１１の処理は第１実施形態に係る回路シミュレーション装置Ｓの構成及び機能、処理部１１の処理と同様であるので、以下の説明では同様の部材番号を用いて細部の説明は省略する。

上述した第１実施形態においては、熱雑音を発生する抵抗と熱雑音を発生しない抵抗とを直列に接続してゲート抵抗を構成した場合について説明したが、以下に説明する第２実施形態は、熱雑音を発生する抵抗と熱雑音を発生しないとを並列に接続してゲート抵抗を構成した場合における実施形態である。

先ず、第２実施形態に係るＭＯＳＦＥＴモデルの構成及び機能について説明する。

図６に示すように、第２実施形態に係るＭＯＳＦＥＴモデルＭＰはゲート抵抗回路Ｒｎｐを備え、更にゲート抵抗回路Ｒｎｐは熱雑音を発生する抵抗Ｒｎ１と、これと並列に接続した熱雑音を発生しない抵抗Ｒｎ２とにより構成されている。

ＳパラメータＳ１１及び最小雑音指数の算出は、第１実施形態と同様のモデル式を用いるが、ＳパラメータＳ１１を算出するためのパラメータの一つとして、ゲート抵抗回路Ｒｎｐのコンダクタンス、すなわち抵抗Ｒｎ１と抵抗Ｒｎ２のコンダクタンスの和が用いられる点が第１実施形態と異なる。

次に、第２実施形態に係る処理部１１の処理について説明する。

図３に示すように、処理部１１はＭＯＳＦＥＴモデルの生成、実測値入力及びパラメータ入力を行う（ステップＳ５１〜Ｓ５３）。

その後、ステップＳ５４において、モデル式に各種パラメータを設定してＳパラメータＳ１１のシミュレーション値を算出するが、ここでは、抵抗Ｒｎ１と抵抗Ｒｎ２のコンダクタンスの和が用いられる。

そして、ＳパラメータＳ１１のシミュレーション値と処理部１１が記憶している実測値との比較を行い、両者の差分が所定の許容値以下であるか否かを判定する（ステップＳ５５〜Ｓ５６）。

その結果、両者の差が許容値以下である場合は（ステップＳ５６：ＹＥＳ）、ステップＳ５８に移行し、許容値を上回る場合は（ステップＳ５６：ＮＯ）、ステップＳ５７に移行しする。

ステップＳ５７においては、抵抗Ｒｎ１と抵抗Ｒｎ２の抵抗値を変更することによりゲート抵抗回路Ｒｎｐのコンダクタンスを調整し、その後、変更後のコンダクタンスを設定して再度シミュレーション値の算出、比較及び判定を行う（ステップＳ５４〜Ｓ５６）。

そして、これにより抵抗Ｒｎ１と抵抗Ｒｎ２とのコンダクタンスの和として求められるゲート抵抗回路Ｒｎｐのコンダクタンスが決定したので、ステップＳ５８において、処理部１１は、このコンダクタンスを記憶する。

次いで、処理部１１は、最小雑音指数のシミュレーション値の算出、シミュレーション値と実測値との比較を行い、両者の差分が所定の許容値以下であるか否かを判定する（ステップＳ５９〜Ｓ６１）。

そして、ステップＳ６１において、両者の差分が所定の許容値以下であるか否かを判定し、両者の差分が許容値以下である場合は（ステップＳ６１：ＹＥＳ）、ステップＳ６３に移行し、許容値を上回る場合は（ステップＳ６１：ＮＯ）、ステップＳ６２に移行する。

ステップＳ６２においては、抵抗Ｒｎ１と抵抗Ｒｎ２のコンダクタンスの和がステップＳ５８において記憶しているコンダクタンスと一致するように抵抗Ｒｎ１及び抵抗Ｒｎ２の抵抗値を変更する。

そして、変更後の抵抗Ｒｎ１の抵抗値を設定してシミュレーション値の算出、比較及び判定を行う（ステップＳ５９〜Ｓ６１）。

最終的に両者の差分が許容値以下になり、実測値に近い最小雑音指数のシミュレーション値が求められと、抵抗Ｒｎ１及び抵抗Ｒｎ２の最終的な抵抗値が決定される。

最後にステップＳ６３において、処理部１１は、処理結果を出力装置１４に表示出力する。

以上説明したように、第２実施形態のＭＯＳＦＥＴモデルによれば、並列に接続した熱雑音を発生する抵抗Ｒｎ１と熱雑音を発生しない抵抗Ｒｎ２のコンダクタンスの和によりＳパラメータＳ１１が表現され、熱雑音を発生するＲｎ１の抵抗値により最小雑音指数が表現されるので、ＳパラメータＳ１１と最小雑音指数を独立して実測値に近似させることが可能となり、ＭＯＳＦＥＴの特性のシミュレーションを正確に行うことができる。

また、先にＳパラメータＳ１１を実測に近似することにより抵抗Ｒｎ１とＲｎ２とのコンダクタンスの和を決定し、このコンダクタンスの和を一定に保持して、抵抗Ｒｎ１とＲｎ２の抵抗値を変化させて、抵抗Ｒｎ１の抵抗値により最小雑音指数を実測に近似するので、ＳパラメータＳ１１が実測に近似した状態で最小雑音指数を実測に近似させることが可能となり、ＭＯＳＦＥＴの特性のシミュレーションをより正確に行うことができる。

なお、上記各実施形態においては、シミュレーションを行う電界効果トランジスタをＭＯＳＦＥＴに適用しているが、これに限られるものではなく、例えば、ＭＥＳＦＥＴ（Metal Semiconductor FET）、ＪＦＥＴ（Junction FET）等の電界効果トランジスタにも適用することができる。

また、上記各実施形態においては、モデル式を用いて算出するＡＣ特性としてＳパラメータＳ１１（ＳパラメータＳ１１）を適用しているが、これに限られるものではなく、例えば、Ｙパラメータ、ゲイン等にも適用することができる。

また、上記各実施形態においては、モデル式を用いて算出する雑音特性として最小雑音指数を適用しているが、これに限られるものではなく、例えば、ＮＦ５０（Noise Figure at 50 ohm source resistance）、Ｒｏｐｔ（Optimized source impedance）等にも適用することができる。

第１実施形態に係るＭＯＳＦＥＴモデルにおける等価回路の概要の一例を示す図である。第１実施形態に係る回路シミュレーション装置の概要構成の一例を示す図である。第１実施形態に係る処理部１１の処理の一例を示すフロチャートである。第１実施形態に係るＳパラメータＳ１１の周波数特性の一例を示すグラフである。第１実施形態に係る最小ノイズ指数の周波数特性の一例を示すグラフである。第２実施形態に係るＭＯＳＦＥＴモデルにおける等価回路の概要の一例を示す図である。従来のＭＯＳＦＥＴモデルにおける等価回路の概要の一例を示す図である。

符号の説明

１１処理部
１２ディスク装置
１３入力装置
１４出力装置
１５バス
Ｍ、Ｍ１、ＭＳ、ＭＰＭＯＳＦＥＴモデル
Ｒｎ、Ｒｎ１、Ｒｎ２抵抗
Ｒｎｓ、Ｒｎｐ抵抗回路
Ｓ回路シミュレーション装置

Claims

電界効果トランジスタのＡＣ特性及び雑音特性のシミュレーションを行う回路シミュレーション装置により用いられる電界効果トランジスタモデルを生成する電界効果トランジスタモデル生成装置において、
熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗とを直列に接続した抵抗回路を電界効果トランジスタ等価回路のゲート抵抗として接続した電界効果トランジスタモデルを生成する生成手段を備え、
前記生成手段は、前記抵抗回路の抵抗値から得られる前記ＡＣ特性のシミュレーション値が前記ＡＣ特性の実測値に近似されることにより、前記抵抗回路の抵抗値が決定され、前記第一抵抗の抵抗値と前記第二抵抗の抵抗値との和が前記決定された抵抗値に一致する条件で、前記第一抵抗の抵抗値から得られる前記雑音特性のシミュレーション値が前記雑音特性の実測値に近似されることにより、前記第一抵抗の抵抗値が決定される前記電界効果トランジスタモデルを生成することを特徴とする電界効果トランジスタモデル生成装置。
電界効果トランジスタのＡＣ特性及び雑音特性のシミュレーションを行う回路シミュレーション装置により用いられる電界効果トランジスタモデルを生成する電界効果トランジスタモデル生成装置において、
熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗とを並列に接続した抵抗回路を電界効果トランジスタ等価回路のゲート抵抗として接続した電界効果トランジスタモデルを生成する生成手段を備え、
前記生成手段は、前記抵抗回路のコンダクタンスから得られる前記ＡＣ特性のシミュレーション値が前記ＡＣ特性の実測値に近似されることにより、前記抵抗回路のコンダクタンスが決定され、前記第一抵抗のコンダクタンスと前記第二抵抗のコンダクタンスとの和が前記決定したコンダクタンスに一致する条件で、前記第一抵抗の抵抗値から得られる前記雑音特性のシミュレーション値が前記雑音特性の実測値に近似されることにより、前記第一抵抗の抵抗値が決定される前記電界効果トランジスタモデルを生成することを特徴とする電界効果トランジスタモデル生成装置。
電界効果トランジスタのＡＣ特性及び雑音特性のシミュレーションを行う回路シミュレーション装置により用いられる電界効果トランジスタモデルを生成する電界効果トランジスタモデル生成装置により実行される電界効果トランジスタモデル生成方法において、
熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗とを直列に接続した抵抗回路を電界効果トランジスタ等価回路のゲート抵抗として接続した電界効果トランジスタモデルを生成する生成工程を含み、
前記生成工程においては、前記抵抗回路の抵抗値から得られる前記ＡＣ特性のシミュレーション値が前記ＡＣ特性の実測値に近似されることにより、前記抵抗回路の抵抗値が決定され、前記第一抵抗の抵抗値と前記第二抵抗の抵抗値との和が前記決定された抵抗値に一致する条件で、前記第一抵抗の抵抗値から得られる前記雑音特性のシミュレーション値が前記雑音特性の実測値に近似されることにより、前記第一抵抗の抵抗値が決定される前記電界効果トランジスタモデルを生成することを特徴とする電界効果トランジスタモデル生成方法。
電界効果トランジスタのＡＣ特性及び雑音特性のシミュレーションを行う回路シミュレーション装置により用いられる電界効果トランジスタモデルを生成する電界効果トランジスタモデル生成装置により実行される電界効果トランジスタモデル生成方法において、
熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗とを並列に接続した抵抗回路を電界効果トランジスタ等価回路のゲート抵抗として接続した電界効果トランジスタモデルを生成する生成工程を含み、
前記生成工程においては、前記抵抗回路のコンダクタンスから得られる前記ＡＣ特性のシミュレーション値が前記ＡＣ特性の実測値に近似されることにより、前記抵抗回路のコンダクタンスが決定され、前記第一抵抗のコンダクタンスと前記第二抵抗のコンダクタンスとの和が前記決定したコンダクタンスに一致する条件で、前記第一抵抗の抵抗値から得られる前記雑音特性のシミュレーション値が前記雑音特性の実測値に近似されることにより、前記第一抵抗の抵抗値が決定される前記電界効果トランジスタモデルを生成することを特徴とする電界効果トランジスタモデル生成方法。
電界効果トランジスタのＡＣ特性及び雑音特性のシミュレーションを行う回路シミュレーション装置において、
熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗とを直列に接続した抵抗回路を電界効果トランジスタ等価回路のゲート抵抗として接続してなる電界効果トランジスタモデルを生成する生成手段と、
前記生成された電界効果トランジスタモデルを用いて前記抵抗回路の抵抗値から得られる前記ＡＣ特性のシミュレーション値を前記ＡＣ特性の実測値に近似させることにより、当該抵抗値を決定するＡＣ特性近似手段と、
前記第一抵抗の抵抗値と前記第二抵抗の抵抗値との和を前記決定した抵抗値に一致させながら、前記生成された電界効果トランジスタモデルを用いて前記第一抵抗の抵抗値から得られる前記雑音特性のシミュレーション値を前記雑音特性の実測値に近似させることにより、前記第一抵抗の抵抗値を決定する雑音特性近似手段と、
を備えることを特徴とする回路シミュレーション装置。
電界効果トランジスタのＡＣ特性及び雑音特性のシミュレーションを行う回路シミュレーション装置において、
熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗とを並列に接続した抵抗回路を電界効果トランジスタ等価回路のゲート抵抗として接続してなる電界効果トランジスタモデルを生成する生成手段と、
前記生成された電界効果トランジスタモデルを用いて前記抵抗回路のコンダクタンスから得られる前記ＡＣ特性のシミュレーション値を前記ＡＣ特性の実測値に近似させることにより、前記抵抗回路のコンダクタンスを決定するＡＣ特性近似手段と、
前記第一抵抗のコンダクタンスと前記第二抵抗のコンダクタンスとの和を前記決定したコンダクタンスに一致させながら、前記生成された電界効果トランジスタモデルを用いて前記第一抵抗の抵抗値から得られる前記雑音特性のシミュレーション値を前記雑音特性の実測値に近似させることにより、前記第一抵抗の抵抗値を決定する雑音特性近似手段と、
を備えることを特徴とする回路シミュレーション装置。
電界効果トランジスタのＡＣ特性及び雑音特性のシミュレーションを行う回路シミュレーション装置により実行される回路シミュレーション方法において、
熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗とを直列に接続した抵抗回路を電界効果トランジスタ等価回路のゲート抵抗として接続してなる電界効果トランジスタモデルを生成する生成工程と、
前記生成された電界効果トランジスタモデルを用いて前記抵抗回路の抵抗値から得られる前記ＡＣ特性のシミュレーション値を前記ＡＣ特性の実測値に近似させることにより、当該抵抗値を決定するＡＣ特性近似工程と、
前記第一抵抗の抵抗値と前記第二抵抗の抵抗値との和を前記決定した抵抗値に一致させながら、前記生成された電界効果トランジスタモデルを用いて前記第一抵抗の抵抗値から得られる前記雑音特性のシミュレーション値を前記雑音特性の実測値に近似させることにより、前記第一抵抗の抵抗値を決定する雑音特性近似工程と、
を含むことを特徴とする回路シミュレーション方法。
電界効果トランジスタのＡＣ特性及び雑音特性のシミュレーションを行う回路シミュレーション装置により実行される回路シミュレーション方法において、
熱雑音を発生する第一抵抗と熱雑音を発生しない第二抵抗とを並列に接続した抵抗回路を電界効果トランジスタ等価回路のゲート抵抗として接続してなる電界効果トランジスタモデルを生成する生成工程と、
前記生成された電界効果トランジスタモデルを用いて前記抵抗回路のコンダクタンスから得られる前記ＡＣ特性のシミュレーション値を前記ＡＣ特性の実測値に近似させることにより、前記抵抗回路のコンダクタンスを決定するＡＣ特性近似工程と、
前記第一抵抗のコンダクタンスと前記第二抵抗のコンダクタンスとの和を前記決定したコンダクタンスに一致させながら、前記生成された電界効果トランジスタモデルを用いて前記第一抵抗の抵抗値から得られる前記雑音特性のシミュレーション値を前記雑音特性の実測値に近似させることにより、前記第一抵抗の抵抗値を決定する雑音特性近似工程と、
を含むことを特徴とする回路シミュレーション方法。
コンピュータを、請求項１または請求項２に記載の電界効果トランジスタモデル生成装置として機能させることを特徴とする電界効果トランジスタモデル生成用プログラム。
コンピュータを、請求項５または請求項６に記載の回路シミュレーション装置として機能させることを特徴とする回路シミュレーション用プログラム。
請求項９に記載の電界効果トランジスタモデル生成用プログラムまたは請求項１０に記載の回路シミュレーション用プログラムがコンピュータ読み取り可能に記録されていることを特徴とする記録媒体。