短沟道MOSFET高频噪声特性研究

作     者：王林 

作者单位：西南科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王军

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：短沟道 MOSFET 过剩噪声 高频噪声模型 二端口噪声网络噪声去嵌 

摘      要：短沟道MOSFET因其高集成度、高性能、低功耗和低成本的优点,被广泛应用于射频与毫米波集成电路中。作为设计CMOS低噪声电路的基础,不同工艺下其高频噪声模型明显不同,因此新型器件噪声模型的建立往往都滞后于新型器件的出现。用于高频领域的CMOS技术的缩比进展表明其最佳的高频性能已从低中反区转移至弱反区。而随着器件尺寸的缩小,器件高频过剩噪声日益增加,其主要成分主要从热噪声转变为散粒噪声,传统的长沟道噪声模型已不能完全表征器件相关噪声。并且短沟道MOSFET噪声等效模型表征了器件的高频噪声特性,利用该模型不仅可以指导电路设计,而且可以指导芯片制造者做出更高性能的器件。本文重点研究短沟道MOSFET高频噪声特性,主要内容包括如下几个方面:基于40纳米MOSFET的器件物理结构,并结合漂移-扩散方程和电荷守恒定律,提出了基于物理的高频漏极电流噪声模型、感应栅极电流噪声模型及其与漏极电流噪声的互相关噪声模型,以此来统一表征噪声从弱反区到强反区的频率与偏置依赖性。通过将衬底噪声模型和有效栅极过载引入高频噪声模型中,使得统一模型具有良好的准确性、连续性和平滑性。最后,基于短沟道MOSFET高频等效噪声电路模型及其四噪声参数文献数据,利用二端口网络噪声去嵌技术提取漏极电流噪声、感应栅极电流噪声和互相关噪声的数据,并通过与所建模型的仿真数据对比,分析了短沟道MOSFET高频噪声的机理并验证了所建噪声相关模型的实用性和准确性。