铁氧化物纳米粒子与GaNHEMT小信号参数提取技术

# 铁氧化物纳米粒子与GaN HEMT小信号参数提取技术 ## 1. 铁氧化物纳米粒子的应用领域 铁氧化物纳米粒子在生物传感器、成像等领域有着广泛的应用。在生物传感器方面，它可用于构建各种类型的传感器，如基于铁氧化物纳米粒子 - 壳聚糖复合物的葡萄糖生物传感器，能实现对葡萄糖的有效检测。在成像领域，磁性铁氧化物纳米粒子可作为磁共振成像（MRI）的T1对比剂，提高成像的清晰度和准确性。 此外，铁氧化物纳米粒子还在药物递送、癌症治疗等方面展现出巨大潜力。例如，负载阿霉素的PVA包覆铁氧化物纳米粒子可用于靶向药物递送，将药物精准送达病变部位；适体功能化的热交联超顺磁性铁氧化物纳米粒子可用于图像引导的前列腺癌治疗。 ## 2. GaN HEMT小信号参数提取技术概述 ### 2.1 GaN HEMT的重要性 GaN HEMT（氮化镓高电子迁移率晶体管）是高频和高功率微波设备中最适合的器件。准确的模型对于电路设计至关重要，能够提高电路设计的效率。在高频情况下，需要考虑更多的寄生元件对晶体管的影响，以准确描述其高频特性。 ### 2.2 小信号参数提取的目的 提出了一种高效、精确的算法，用于提取GaN HEMT器件的小信号等效电路参数。该技术能够在低频段直接推导本征和外部小信号参数，并且适用于X波段，使确定的等效电路与S参数良好匹配。 ### 2.3 提取方法 使用冷FET（Cold FET）和热FET（HOT FET）技术来获取本征和外部参数，以展示寄生元件钝化、寄生电容、电阻和电感对功率和微波效率的影响。 ## 3. GaN HEMT小信号参数提取步骤 ### 3.1 寄生电容的提取 - **冷FET pinch - off条件下的简化电路**：在冷FET pinch - off条件（Vds = 0 V且Vgs < 夹断电压）下，19元件的GaN HEMT小信号等效电路可简化为一个电容网络。其Y参数可通过以下方程表示： - Im(Y11) = jω(Cpg + Cgsi + Cgs + Cgdi + Cgd) - Im(Y12) = −jω(Cgdi + Cgd) - Im(Y22) = jω(Cpd + Cdsi + Cds + Cgdi + Cgd) - **特定几何尺寸下电容值的获取**：对于特定几何尺寸的器件，可通过一些提取方法获得Cpd、Cpg、Cgsi、Cgdi、Cdsi的值。例如，对于栅极宽度为100 μm和栅极长度为0.25 μm的器件，其寄生电容的提取值如下表所示： | 寄生电容 | 值 | | ---- | ---- | | Cpd | 0.012838 pF | | Cpg | 0.008435 pF | | Cgsi | 0.193435 pF | | Cgdi | 0.115238 pF | | Cdsi | 0.009828 pF | ### 3.2 不同频率范围下的电路模型转换 - **低频情况（<10 GHz）**：小信号模型可简化为电容网络。 - **中高频情况（>10 GHz）**：夹断模型的本征晶体管由T网络表示，即等效π网络转换为T网络。Cg、Cd和Cs的值可通过以下方程计算： - Cd = Cds + Cgd + CdsCgd / Cgs - Cs = Cgs + Cds + CgsCds / Cgd - Cg = Cgs + Cgd + CgsCgd / Cds ### 3.3 寄生电感和电阻的提取 - **寄生电感的提取**：通过将去嵌入后的Y参数转换为Z参数，然后将Z参数的虚部乘以角频率ω与ω²进行直线插值，根据直线斜率可推导出寄生电感Lg、Ld和Ls。相关方程如下： - Im(ωZ11) = ω²(Lg