在混合信号应用中，在CMOS集成电路中通常用到变容器，变容器是一种 具有可以通过适当的电压或者电流偏压进行控制的电容。变容器通常在所谓 压控振荡器(VCO)中采用，所述压控振荡器的频率通过施加的电流或者电 压进行控制。这种情况下，当需要可变频率或者信号需要被同步(synchronize) 至一个参考信号时候需要用到VCO。
常用的变容器可以分为金属-氧化物-半导体(MOS)变容器和结型变 容器。MOS变容器结构为金属-氧化物-半导体晶体管结构，结型变容器结 构为交错的p型掺杂区和n型掺杂区。MOS变容器具有较大电容变化范围，可 调电压范围通常约为1V，即很小的电压变化可能导致很大的电容变化。相反， 结型变容器具有较小的电容变化范围。在当前的CMOS集成电路中，MOS变 容器以其较大的电容变化范围以及与标准CMOS工艺兼容的优点获得广泛应 用。
MOS结构的变容器通过形成栅电极、栅介质层以及半导体衬底组成。栅 电极作为电容器的一极，半导体衬底形成电容的另一极，施加在栅极和半导 体衬底上的电压将会改变电容器的电容值。
在专利号为7053465的美国专利中还可以发现更多与上述技术方案相关 的信息。
在现代集成电路设计应用领域发展射频RF技术越来越重要。而MOS结构 的变容器模型的准确性在RF电路中起着很重要的作用。而有关MOS结构的变 容器的模型尚未有资料公开。在实际应用中，通常采用Bsim3V3 MOS模型来 模拟MOS结构的变容器的电容-电压(Cg-Vg)特性。然而，当Bsim3V3模型 应用在变容器的C-V特性时具有很多局限。下面参考附图加以说明。
附图1为变容器的结构示意图，包括：半导体衬底11以及形成于半导体 衬底11中的阱12、堆叠于半导体衬底11上的栅介质层13以及栅极层14、 位于堆叠的栅介质层13以及栅极层14两侧的阱12内的源/漏极15。MOS晶 体管结构的变容器与MOS晶体管的结构大体相同，但是MOS晶体管的阱12 的掺杂类型与源/漏极15的掺杂类型相反；而在MOS晶体管结构的变容器结 构中，阱12的掺杂类型与源/漏极15的掺杂类型相同，目的为让n型阱12工 作于耗尽区，防止n型阱12反型。通常阱12与源/漏极15的导电类型均为n 型，这是因为电子具有更高的迁移率。
Bsim3V3模型的最初发展是应用于MOS晶体管结构，但是由于MOS晶 体管结构与MOS晶体管结构的变容器的结构不同，Bsim3V3模型的准确性不 高。

本发明解决的问题是现有技术中的变容器的电容-电压模型数据与电容 -电压实验数据之间的误差较大。
为解决上述问题，本发明提供一种变容器的电容-电压模型的形成方法， 包括：在一电压范围内测试变容器的电容值，所述电压具有中点值以及相邻 取值之间的间隔值，所述变容器的栅极层的栅极条具有长度L以及宽度W； 计算该电压范围内、栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容，所 述单位电容具有最小值和最大值；采用 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2$ 作为变容器的电容- 电压模型，其中，x值为电压，y值为栅极条长度为L以及宽度为W的变容 器的单位电容，x0为电压的中点值，dx为电压相邻取值之间的间隔值；将栅 极条长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容的最小值作为所述方程中的 A1，将栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容的最大值作为所述 方程中的A2。
所述变容器的单位电容的最小值为变容器位于深层耗尽区时电容，变容 器的单位电容的最小值为变容器位于积累区时电容。
所述电压范围为±5V、±3.3V、±2.5V、±1.8V、±1.5V、±1.2V或者±1.0V 之间。
所述间隔值范围为0.02至0.5V。
构成变容器的栅极层的栅极条的数量为小于或等于20。
所述变容器的栅极条长度L取值范围为0.5至10μm，所述变容器的栅极 条宽度W取值范围为1至10μm。
所述变容器包括位于半导体衬底中的具有第一导电类型的阱、堆叠于半 导体衬底上的栅介质层以及由栅极条组成的栅极层、位于堆叠的栅介质层以 及栅极层两侧的具有第一导电类型的阱内的具有第一导电类型的源/漏极。
所述第一导电类型为n型。
本发明还提供一种变容器的电容-电压模型形成装置，包括：测试单元， 用于在一电压范围内测试变容器的电容值，获得该电压范围内变容器的单位 电容，所述电压具有中点值以及相邻取值之间的间隔值，所述变容器的栅极 层的栅极条具有长度L以及宽度W；转换单元，用于计算测试单元的在该电 压范围内、栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的变容器的单位电容，所 述单位电容具有最小值最大值；曲线方程单元，提供方程 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2,$ 其中，x值为电压，y值为栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的变容器 的单位电容，x0为电压的中点值，dx为电压相邻取值之间的间隔值；确定参 数单元，用于确定曲线方程单元提供的方程中的参数A1和A2，将栅极条长 度为L以及宽度为W的变容器的变容器的单位电容的最小值作为所述方程中 的A1，将栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的变容器的单位电容的最 大值作为所述方程中的A2。
变容器的单位电容的最小值为变容器位于深层耗尽区时电容，变容器的 单位电容的最大值为变容器位于积累区时电容。
所述电压范围为±5V、±3.3V、±2.5V、±1.8V、±1.5V、±1.2V或者±1.0V 之间。
所述间隔值范围为0.02至0.5V。
所述构成变容器的栅极层的栅极条的数量为小于或等于20。
所述变容器的栅极条长度L取值范围为0.5至10μm，所述变容器的栅极 条宽度W取值范围为1至10μm。
所述变容器包括位于半导体衬底中的具有第一导电类型的阱、堆叠于半 导体衬底上的栅介质层以及由栅极条构成的栅极层、位于堆叠的栅介质层以 及栅极层两侧的具有第一导电类型的阱内的具有第一导电类型的源/漏极。
所述第一导电类型为n型。
本发明还提供一种变容器的电容-电压模型，采用 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2$ 作为 变容器的电容-电压模型，其中，x值为电压；y值为栅极条长度为L以及宽 度为W的变容器的单位电容；x0为电压的中点值；dx为电压相邻取值之间的 间隔值；A1为栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容的最小值； A2为栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容的最大值。
变容器的单位电容的最小值为变容器位于深层耗尽区时电容，变容器的 单位电容的最大值为变容器位于积累区时电容。
所述电压范围为±5V、±3.3V、±2.5V、±1.8V、±1.5V、±1.2V或者±1.0V 之间。
所述间隔值范围为0.02至0.5V。
本发明还提供一种变容器的电容-电压模型的使用方法，包括以下步骤：
a.根据工艺选取变容器的模块库，其中变容器的模块库含有次模块库， 所述次模块库含有不同变容器，所述变容器具有与栅极条的长度L 和宽度W对应的电容-电压模型；
b.根据变容器的工作电压范围，选取变容器的栅极条的长度范围和宽 度范围，且在栅极条长度范围和宽度范围内，选取不同栅极条的长 度L和宽度W的组合；
c.选取栅极条的长度L和宽度W的组合中之一，确定次模块库中的变 容器的电容-电压模型，为 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2,$ 其中x值为电压，y 值为变容器的单位电容，x0为电压的中点值，dx为电压相邻取值之 间的间隔值，A1为最小电容值，A2为最大电容值；
d.根据变容器的电容-电压模型以及电路中电容变化量，确定变容器 的栅极条数目N；
e.把确定的栅极条长度L、宽度W以及栅极条数目N的变容器构成的 模块放入电路中对电路进行模拟，若模拟结果符合电路需求，完成 模拟过程；若模拟结果不符合电路需求，改变栅极条的数目N继续 模拟或者改变栅极条的长度L和宽度W的组合以及栅极条的数目N 获取新模块放入电路进行模拟直至符合电路需求。
所述电路需求为设计电路的输出输入阻抗、电路损耗、功率增益、品质 因子、功耗以及相位噪声要求。
变容器的最小电容值为变容器位于深层耗尽区时电容，变容器的最大电 容值为变容器位于积累区时电容。
所述电压范围为±5V、±3.3V、±2.5V、±1.8V、±1.5V、±1.2V或者±1.0V 之间。
所述间隔值范围为0.02至0.5V。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：通过采用方程 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2$ 作为变容器的电容-电压模型，根据将取最小电容值作为 A1，将最大电容值作为A2，确定方程中的未知常数A1和A2，降低了电容- 电压实验数据与模型曲线之间的误差；降低了变容器的实验数据的S参数与 根据模型曲线计算获得的S参数之间的误差；降低了变容器的品质因子Q的 实验数据与模型曲线之间的误差。

图1是变容器的结构示意图；
图2是变容器的栅极层俯视图的放大示意图；
图3是本发明的变容器的电容-电压模型的形成方法实施例的流程图；
图4是本发明的变容器的电容-电压模型的形成装置示意图；
图5是本发明的变容器的电容-电压模型的使用方法流程图；
图6实验数据、现有技术的模型曲线以及本发明的变容器电压-电容模 型的曲线图；
图7是当栅极条个数为1、2、4条件下的变容器的电容-电压测试结果、 采用本发明的模型模拟曲线以及采用现有技术的模型的模拟曲线图；
图8是当栅极条个数为12、20条件下的变容器的电容-电压测试结果、 采用本发明的模型模拟曲线以及采用现有技术的模型的模拟曲线图；
图9、图10分别采用现有技术模拟数据与实验数据获得的S参数的实部 曲线图；
图11、图12是分别采用本发明技术模拟数据与实验数据获得的S参数的 实部曲线图；
图13、图14是分别采用现有技术模拟数据与实验数据获得的S参数的虚 部曲线图；
图15、图16是分别采用本发明技术模拟数据与实验数据获得的S参数的 虚部曲线图；
图17是在5GHz时候栅极条宽长比W/L为10μm/1μm的变容器的品质因 子的实验数据、根据现有技术获得的品质因子曲线以及根据本发明的模型获 得的品质因子曲线图；
图18是在6GHz时候栅极条宽长比W/L为10μm/1μm的变容器的品质因 子的实验数据、根据现有技术获得的品质因子曲线以及根据本发明的模型获 得的品质因子曲线图。

本发明提供一种变容器的电容-电压模型、其形成方法、形成装置、以及 使用方法，采用方程 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2$ 作为变容器的电容-电压模型，其中， x值为电压，y值为变容器的电容，x0为电压的中点值，dx为电压相邻取值之 间的间隔值，将最小电容值作为A1，将最大电容值作为A2，从而确定方程 中的所有参数。采用本发明的变容器的电容-电压模型，提高了电容-电压 实验数据与电容-电压模型曲线之间的误差；提高了变容器的品质因子Q的 实验数据与模型曲线之间的误差；提高了变容器的实验数据的S参数与根据 模型曲线计算获得的S参数之间的误差。
本发明首先提供一种变容器的电容-电压模型的形成方法实施例，包括： 提供一种变容器的电容-电压模型的形成方法，包括：在一电压范围内测试 变容器的电容值，所述电压具有中点值以及相邻取值之间的间隔值，所述变 容器的栅极层的栅极条具有长度L以及宽度W；计算该电压范围内、栅极条 长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容，所述单位电容具有最小值和最 大值；采用 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2$ 作为变容器的电容-电压模型，其中，x值为电 压，y值为栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容，x0为电压的 中点值，dx为电压相邻取值之间的间隔值；将栅极条长度为L以及宽度为W 的变容器的单位电容的最小值作为所述方程中的A1，将栅极条长度为L以及 宽度为W的变容器的单位电容的最大值作为所述方程中的A2。
首先，采用现有工艺形成变容器，确定变容器的栅极条的长度L及宽度 W。
所述变容器结构请继续参照附图1所示，包括：半导体衬底11以及形成 于半导体衬底11中的具有第一导电类型的阱12、堆叠于半导体衬底11上的 栅介质层13以及栅极层14、位于堆叠的栅介质层13以及栅极层14两侧的具 有第一导电类型的阱12内的具有第一导电类型的源/漏极15。所述第一导电 类型为n型。所述变容器的栅极层14由至少一个栅极条组成，所述栅极条的 数量为小于或等于20。其具体结构示意图如图2所示。栅极层14的形状还具 有其它形式，比如叉指形、条形栅及梯形栅等等，在此不应过多限制本发明 的保护范围。
由图2可以看出，具有相同尺寸的栅极条14a、14b、14c、14d、14e、14f、 14g、14h、14i、14j共同组成栅极层14。所述变容器的任一栅极条14a、14b、 14c、14d、14e、14f、14g、14h、14i、14j的长度L取值范围为0.5至10μm， 所述变容器的任一栅极条14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g、14h、14i、 14j的宽度W取值范围为1至10μm。
然后，采用美国安捷伦(Agilent)公司的4284A型号的LCR测试仪在 一电压(Vg)范围内测试出变容器的电容值(Cg)，所述电压(Vg)具有中 点值以及取值间隔值。所述电压范围为±5V、±3.3V、±2.5V、±1.8V、±1.5V、 ±1.2V或者±1.0V之间。测试时，将源/漏极15相互连接并且与漏极电压Vd 相连，一般情况下，漏极与半导体衬底相连接Vd电压，一般Vd接地，栅极 14接信号(signal)源，施加电压为Vg，根据电压的取值间隔值，所述间隔 值范围为0.02至0.5V，逐步增加或者减少测试电压，获得不同电压(Vg)下 的电容值(Cg)。
计算该压范围内、栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容， 所述单位电容具有最小值和最大值。具体步骤为：将不同电压(Vg)下变容 器的电容值(Cg)除以变容器的栅极层的栅极条的数目N，获得栅极条长度 为L以及宽度为W的变容器的单位电容，所述单位电容是指栅极条的数目N 为1时候的变容器的电容。
采用 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2$ 作为变容器的电容-电压模型，其中，x值为电压， y值为栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容，x0为电压的中点 值，dx为电压相邻取值之间的间隔值；其中x0和dx为测试过程中已知。
方程 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2$ 中还存在未知常数A1和A2，通过下述步骤确定： 将栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容的最小值作为所述方程 中的A1，将栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容的最大值作 为所述方程中的A2。从而确定栅极条长度为L以及宽度为W的变容器单位 大小的电容-电压模型。所述变容器的单位电容的最小值为变容器位于深层 耗尽区时电容，变容器的单位电容的最大值为变容器位于积累区时电容。当 变容器位于深层耗尽区或者积累区时，理想状况下，变容器的电容保持不变。 但是实际变容器由于受到制造工艺、测试条件等因素的影响，变容器的电容 依然有所波动，但是范围很小。因此在实际操作中，通常取给定测试范围内 (及给定的变容器的工作电压范围内)的最小电容确定A1，取给定测试范围 内(及给定的变容器的工作电压范围内)的最大电容确定A2。
由于变容器的栅极条尺寸即栅极条的长度L及宽度W影响变容器的阈值 电压，从而影响变容器的电容(Cg)-电压(Vg)曲线形状，意即方程 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2$ 中的参数A1和A2的值与变容器的栅极条的长度L以及宽度 W相关。
作为本发明的一个实施方式，当变容器的栅极条的长度L与宽度W分别 为1μm和10μm时，确定一组参数A1和A2，与变容器的栅极条数目N无关。
作为本发明的另一个实施方式，当变容器的栅极条的长度L与宽度W分 别为0.2μm和5μm时，确定一组参数A1和A2，与变容器的栅极条数目N无 关。
从方程 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2$ 可以看出，变容器的电容大小与电压相邻取值间 隔值有关。本实施例中的电压相邻取值间隔值范围为0.02至0.5V之间，比如 当变容器测试电压范围即工作电压范围比较大时，比如为±5V之间时，间隔 值为0.1V；当变容器测试电压范围即工作电压范围为±2.5V之间时，间隔值 为0.05V；当变容器测试电压范围即工作电压范围为±1.0V之间时，间隔值为 0.02V。但是一般情况下，在电压范围内，取值至少为50个点以上。同时根 据实验结果，当取值至少为50个以上时，间隔值对变容器的电容值的影响比 较小，所以对参数A1和A2的值的影响比较小。
本实施例还提供本变容器的电容-电压模型的形成方法流程图，如图3 所示，首先，执行步骤S101，在一电压范围内测试变容器的电容值，所述电 压具有中点值以及相邻取值之间的间隔值，所述变容器的栅极层的栅极条具 有长度L以及宽度W；执行步骤S102，计算该电压范围内、栅极条长度为L 以及宽度为W的变容器的单位电容，所述单位电容具有最小值和最大值；执 行步骤S103，采用 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2$ 作为变容器的电容-电压模型，其中，x 值为电压，y值为栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容，x0为 电压的中点值，dx为电压相邻取值之间的间隔值；执行步骤S104，将栅极条 长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容的最小值作为所述方程中的A1， 将栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容的最大值作为所述方程 中的A2。
相应地，本发明还提供一种变容器的电容-电压模型装置的实施例，包 括：包括：测试单元，用于在一电压范围内测试变容器的电容值，获得该电 压范围内变容器的单位电容，所述电压具有中点值以及相邻取值之间的间隔 值，所述变容器的栅极层的栅极条具有长度L以及宽度W；转换单元，用于 计算测试单元的在该电压范围内、栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的 变容器的单位电容，所述单位电容具有最小值最大值；曲线方程单元，提供 方程 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2,$ 其中，x值为电压，y值为栅极条长度为L以及宽度 为W的变容器的单位电容，x0为电压的中点值，dx为电压相邻取值之间的间 隔值；确定参数单元，用于确定曲线方程单元提供的方程中的参数A1和A2， 将栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容的最小值作为所述方程 中的A1，将栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容的最大值作 为所述方程中的A2。
图4给出本发明的变容器的电容-电压模型形成装置图，包括：
测试单元201，用于在一定电压范围内测试变容器的电容值，获得一定电 压范围内变容器的单位电容，所述电压具有中点值以及相邻取值之间的间隔 值，所述变容器的栅极层的栅极条具有长度L以及宽度W。所述电压范围为 ±5V、±3.3V、±2.5V、±1.8V、±1.5V、±1.2V或者±1.0V之间。所述间隔值范 围为0.02至0.5V。
所述变容器的栅极条的数量为小于或等于20。
所述变容器的栅极条长度L取值范围为0.5至10μm，所述变容器的栅极 条宽度W取值范围为1至10μm。
所述变容器包括位于半导体衬底中的具有第一导电类型的阱、堆叠于半 导体衬底上的栅介质条以及栅极条、位于堆叠的栅介质条以及栅极条两侧的 具有第一导电类型的阱内的具有第一导电类型的源极和漏极。所述第一导电 类型为n型。
转换单元202，用于计算测试单元201的一定电压范围内、栅极条长度为 L以及宽度为W的变容器的变容器的单位电容，所述单位电容具有最小值最 大值。具体步骤参照变容器的电容-电压模型的形成方法实施例中相关内容。
曲线方程单元203，提供方程 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2,$ 其中，x值为电压，y 值为栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的变容器的单位电容，x0为电压 的中点值，dx为电压相邻取值之间的间隔值。
确定参数单元204，用于确定曲线方程单元203提供的方程中的参数A1 和A2，将栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容的最小值作为 所述方程中的A1，将栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的变容器的单 位电容的最大值作为所述方程中的A2。从而确定栅极条长度为L以及宽度为 W的变容器单位大小的电容-电压模型。所述变容器的单位电容的最小值为 变容器位于深层耗尽区时电容，变容器的单位电容的最大值为变容器位于积 累区时电容。
基于上述变容器的电容-电压模型形成方法实施例以及变容器的电容- 电压模型形成装置，形成本实施例的变容器的电容-电压模型，包括：采用 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2$ 作为变容器的电容-电压模型，其中，x值为电压；y值为栅 极条长度为L以及宽度为W的变容器的单位电容；x0为电压的中点值；dx 为电压相邻取值之间的间隔值；A1为栅极条长度为L以及宽度为W的变容 器的单位电容的最小值；A2为栅极条长度为L以及宽度为W的变容器的单 位电容的最大值。
值得注意的是，x0、dx、A1、A2这里均为已知。
变容器的单位电容的最小值为变容器位于深层耗尽区时电容，变容器的 单位电容的最大值为变容器位于积累区时电容。
所述电压范围为±5V、±3.3V、±2.5V、±1.8V、±1.5V、±1.2V或者±1.0V 之间。
所述间隔值范围为0.02至0.5V。
所述电压范围为±3.3V、±2.5V、±1.8V或者±1.0V之间。
所述间隔值范围为0.02至0.5V。
本发明还提供一种变容器的电容-电压模型的使用方法实施例，包括如 下步骤：a.根据工艺选取变容器的模块库，其中变容器的模块库含有次模块 库，所述次模块库含有不同变容器，所述变容器具有与栅极条的长度L和宽 度W对应的电容-电压模型；b.根据变容器的工作电压范围，选取变容器的 栅极条的长度范围和宽度范围，且在栅极条长度范围和宽度范围内，选取不 同栅极条的长度L和宽度W的组合；c.选取栅极条的长度L和宽度W的组 合中之一，确定次模块库中的变容器的电容-电压模型，为 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2,$ 其中x值为电压，y值为变容器的单位电容，x0为电压的中点值，dx为电压 相邻取值之间的间隔值，A1为最小电容值，A2为最大电容值；d.根据变容 器的电容-电压模型以及电路中电容变化量，确定变容器的栅极条数目N； e.把确定的栅极条长度L、宽度W以及栅极条数目N的变容器构成的模块放 入电路中进行模拟，若模拟结果符合电路需求，完成模拟过程；若模拟结果 不符合电路需求，改变栅极条的数目N继续模拟或者改变栅极条的长度L和 宽度W的组合以及栅极条的数目N获取新模块放入电路进行模拟直至符合电 路需求。
参照附图5给出变容器的电容-电压模型的使用方法实施例的流程图， 首先执行步骤S301，根据工艺选取变容器的模块库，其中变容器的模块库含 有次模块库，所述次模块库含有不同变容器，所述变容器具有与栅极条的长 度L和宽度W对应的电容-电压模型。不同工艺影响变容器的栅介质极层的 厚度、栅极条的长度以及宽度等，因此影响变容器的电容。因此变容器的模 模块库根据不同工艺比如0.35μm、0.25μm、0.13μm、0.09μm、0.065μm形成 不同次模块库，同时，同一工艺下，变容器的模型受到变容器的栅极条的长 度L和宽度W影响，因此每个次模块库根据栅极条的长度L和宽度W对应 的电容-电压模型的变容器构成模块。
执行步骤S302，根据变容器的工作电压范围，选取变容器的栅极条的长 度范围，且在栅极条长度范围内，选取不同栅极条的长度L和宽度W的组合。 由于变容器的栅极条的长度L影响变容器的阈值电压，从而影响变容器的电 容-电容曲线的形状，也影响变容器的工作电压范围。所述电压范围为±5V、 ±3.3V、±2.5V、±1.8V、±1.5V、±1.2V或者±1.0V之间。
执行步骤S303，选取栅极条的长度L和宽度W的组合中之一，确定次模 块库中的变容器的电容-电压模型，为 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2,$ 其中x值为电压，y 值为变容器的单位电容，x0为电压的中点值，dx为电压相邻取值之间的间隔 值，A1为最小电容值，A2为最大电容值。所述间隔值范围为0.02至0.5V。
执行步骤S304，根据变容器的电容-电压模型以及电路中电容变化量， 确定变容器的栅极条数目N。变容器的电容-电压模型中y值为栅极条的长 度L和宽度W的变容器的单位电容，将y值的最大电容值减去最小电容值然 后乘以栅极条数目，获得变容器的电容变化量。
执行步骤S305，把具有确定的栅极条长度L、宽度W以及栅极条数目N 的变容器构成的模块放入电路中对电路进行模拟，若模拟结果符合电路需求， 完成模拟过程；若模拟结果不符合电路需求，改变栅极条的数目N继续模拟 或者改变栅极条的长度L和宽度W的组合以及栅极条的数目N获取新模块放 入电路进行模拟直至符合电路需求。在实际模拟过程中，把变容器构成的模 块放入电路中之后，模拟出电路的S参数，通过S参数计算获得电路的输出 输入阻抗、电路损耗、功率增益、品质因子等参数，衡量这些参数是否符合 要求，如果不符合要求，改变模块的栅极条的数目N继续模拟，不改变模型； 或者改变栅极条的长度L和宽度W的组合以及栅极条的数目N获取新模块放 入电路进行模拟直至符合电路需求。所述判断符合需求和不符合需求过程为 将计算获得的上述输出输入阻抗、电路损耗、功率增益、品质因子等参数与 设计电路的所需要这些参数的范围进行比较，若落入设计电路的所需要这些 参数的范围内，则为符合需求，若在设计电路的所需要这些参数的范围之外， 则不符合需求。
所述符合电路需求为电路的输出输入阻抗、电路损耗、功率增益、品质 因子等参数在一定电压范围内能够在实际使用中被接受。
这一步最为关键，可能要进行反复多次计算，当一种栅极条长度L和宽 度W比较小，计算出来的变容器的电容值比较小，需要的栅极条数目N比较 大，大于20时候，这时，可以改变栅极条长度L和宽度W组合，挑选比较 大的栅极条长度L和宽度W。
图6是实验数据、现有技术的模型曲线以及本发明的变容器电压-电容 模型的曲线。图6为当栅极条的长度L为1μm，宽度W为10μm，栅极条的 个数N＝20情况下制备的变容器的测试出的电容(Cg)-电压(Vg)实验数 据、现有技术的模型拟合曲线以及本发明的变容器电压-电容模型的拟合曲 线，测试的电压为-3.3至3.3V。图6中的实验数据为分立的散点，现有技术 的模型拟合曲线为浅灰色曲线，本发明的变容器电压-电容模型的拟合曲线 为黑色曲线。由图6可以看出，本发明的变容器电压-电容模型的拟合曲线 在-3.3V至3.3V范围与实验数据吻合都较好，而现有技术的模型拟合曲线在 -3.3至0V范围内与实验数据吻合度较差，表明本发明的变容器电压-电容 模型具有更高的精确度。
图7是当栅极条个数N为1、2、4条件下的变容器的电容-电压测试结 果、采用本发明的模型模拟曲线以及采用现有技术的模型的模拟曲线；图8 是当栅极条个数为12、20条件下的变容器的电容-电压测试结果、采用本发 明的模型模拟曲线以及采用现有技术的模型的模拟曲线。图7和图8中的变 容器的栅极条长度L为1μm，宽度W为10μm，温度为T＝25℃。图7和图8 中分立散点为实验数据，浅灰色曲线为采用现有技术的模型的模拟曲线，黑 色曲线为采用本发明的模型的模拟曲线。可以看出，本发明的模型在整个测 试电压范围内均比较吻合，而现有技术的模型的模拟曲线在负电压下与实验 数据吻合较差。
S参数是反应器件的高频特性，其中，S参数中的S11和S22反应器件的 高频反射特性，S12和S21反应器件的高频传输特性，变容器的S参数通过 以下步骤模拟获得：首先确定变容器的等效电路，给定电压值及频率范围，根 据实验结果或者模拟结果计算出相应电压值下的变容器的电容值；利用等效 电路所模拟的S参数即为变容器的S参数。所述确定变容器的等效电路为本 技术领域人员公知技术。图9、图10是分别采用现有技术模拟数据与实验数 据获得的S参数的实部，条件为Vg＝0.9V。其中图9是有关S11与S12参数， 图10是有关S21与S22参数。可以看出采用现有技术模拟获得的S参数的实 部与实验数据在100MHz至10GHz频域内不太吻合。
图11、图12是分别采用本发明技术模拟数据与实验数据获得的S参数的 实部，条件为Vg＝0.9V。其中图11是有关S11与S12参数，图12是有关S21 与S22参数。可以看出采用本发明技术模拟获得的S参数的实部与实验数据 在100MHz至10GHz频域内较为吻合。
图13、图14是分别采用现有技术模拟数据与实验数据获得的S参数的虚 部，条件为Vg＝0.9V。其中图13是有关S11与S12参数，图14是有关S21 与S22参数。可以看出采用现有技术模拟获得的S12与S21的虚部与实验数 据在100MHz至10GHz频域内不太吻合。
图15、图16是分别采用本发明技术模拟数据与实验数据获得的S参数的 虚部，条件为Vg＝0.9V。其中图15是有关S11与S12参数，图16是有关S21 与S22参数。可以看出采用现有技术模拟获得的S参数的虚部与实验数据在 100MHz至10GHz频域内较为吻合。
变容器的品质因子Q是衡量器件存储能力的至关重要的参数，Q值的对于 变容器所应用的压控振荡器(VCO)的相噪声因子具有很大影响。Q值的定 义是元件之储存电能与消耗电能的比值。在实际计算中，将变容器的S参数 转换成Y参数，提取出Y11，Q值通常通过以下公式获得： $Q=\frac{{Y11}_{\mathrm{Im}}}{{Y11}_{\mathrm{Re}}},$ 其中 Y11Im、Y11Re分别为变容器的Y11的虚部和实部。所述将S参数转换成Y参数 为本技术领域人员公知技术。
本发明也探讨了变容器的电容(Cg)-电压(Vg)模型对变容器Q值的 影响。图17是在5GHz时候栅极条长L和宽W分别为1μm和10μm，栅极 条的个数N＝20的变容器的品质因子Q的实验数据、根据现有技术获得的品 质因子Q曲线以及根据本发明的模型获得的品质因子Q曲线。可以看出，与 现有技术的模型的拟合曲线相比，采用本发明的模型获得的品质因子Q曲线 在-3.3至3.3V范围内与实验数据吻合更好。
图18是在6GHz时候栅极条长L和宽W分别为1μm和10μm，栅极条的 个数N＝20的变容器的品质因子的实验数据、根据现有技术获得的品质因子曲 线以及根据本发明的模型获得的品质因子曲线。同样，与现有技术的模型的 拟合曲线相比，采用本发明的模型获得的品质因子Q曲线在-3.3至3.3V范 围内与实验数据吻合更好。
本发明通过采用方程 $y=\frac{A_1-A_2}{1+e^{(x-x_0)/\mathrm{dx}}}+A_2$ 作为变容器的电容-电压模型，根 据电压取最小值时的电容值作为A1，将电压取最大值时的电容值作为A2， 确定方程中的未知常数A1和A2，降低了电容-电压实验数据与模型曲线之 间的误差；降低了变容器的实验数据的S参数与根据模型曲线计算获得的S 参数之间的误差；降低了变容器的品质因子Q的实验数据与模型曲线之间的 误差。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本 领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改， 因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。