Macro Modeling of MOS Transistors for RF Applications

RF 적용을 위한 MOS 트랜지스터의 매크로 모델링

We suggested a macro medel for MOS transistors, which incorporates the distributed substrate resistance by using a method which utilizes external diodes on SPICE MOS model. By fitting the simulated s-parameters to the measures ones, we obtained a model set for the W=200TEX>$\mu\textrm{m}$ and L=0.8TEX>$\mu\textrm{m}$ NMOS transistor, and also analyzed the effects of distributed substrate resistance in the RF range. By comparing the physical parameters calculated from simulated s-parameters such as ac resistances and capacitances with the measured ones, we confirmed the validity of the simulation results. For the frequencies below 10GHz, it seems appropriated to use a simple macro model which utilizes the existing SPICE MOS model with junction diodes, after including one lumped resistor each for gate and substrate nodes.

SPICE MOS 모델을 외부 다이오드를 추가하는 방식을 사용하여, 기판 분포저항을 고려한 MOS 트랜지스터의 매크로 모델 형태를 제안하였다. 본 매크로 모델을 사용하여 W=200㎛, L=0.8㎛의 NMOS 트랜지스터를 기준으로 시행한 s-파라미터의 시뮬레이션치를 s-파라미터 측정치에 fitting 하는 과정을 통해 RF 영역에 적용 가능한 모델 세트를 확보하고 RF 영역에서의 기판 저항의 분포 효과를 분석하였다. s-파라미터로부터 환산된 AC 저항 및 커패시턴스와 같은 물리적 파리미터의 시뮬레이션치를 측정치와 비교함으로써 시뮬레이션된 s-파라미터의 신빙성을 확인하였다. 10GHz 이하의 주파수 영역에 대해서는 접합 다이오드가 포함되어 있는 기존 SPICE의 MOS 모델을 그대로 사용하고 게이트 노드와 기판 노드에 적절한 lumped 저항 한 개씩을 추가하는 간단한 형태의 매크로 모델을 사용하는 것이 적절하다고 판단된다.