為了有效地表征納米MOSFET強反型區(qū)下的射頻噪聲特性,研究了其噪聲建模的方法。首先實驗測量和理論模擬結(jié)果均表明,隨著器件尺寸縮小到納米尺度,電流噪聲的主要成分將從以熱噪聲為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨⒘Ｔ肼暈橹�。不僅如此,己有實驗結(jié)果和理論模擬結(jié)果證明納米MOSFET的散粒噪聲存在抑制。基于對納米MOSFET噪聲的分析,本文我們提出了一種抑制因子表達式的分析模型,用于快速計算納米MOSFET的溝道噪聲。推導(dǎo)出的抑制因子表達式可以準(zhǔn)確預(yù)測所有工作區(qū)的納米MOSFET的溝道噪聲。它僅取決于兩個主要工藝參數(shù),并且能夠在進行復(fù)雜的高頻噪聲測量之前提前傳遞噪聲模型。最后將所建立的噪聲模型應(yīng)用到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中,借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模技術(shù)使得計算變得更加方便快捷。 

【文章來源】：西南科技大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

10納米MOSFET噪聲功率譜密度與源漏電流、柵極電壓的關(guān)系圖征[9]

2納米MOSFET噪聲成分及噪聲機理11的熱噪聲模型實際上就是將溝道長度縮短引起的各種短溝道效應(yīng)，結(jié)合到了傳統(tǒng)的長溝道模型中，其仍然無法描述飽和區(qū)下的實際噪聲，這只能說明熱噪聲不再是器件中的主要噪聲成分了。再觀察(b)圖表明在飽和區(qū)下，從亞閾值區(qū)到強反型區(qū)的器件噪聲都表現(xiàn)為散粒噪聲，只是在亞閾值區(qū)表現(xiàn)為全散粒噪聲，而在強反型區(qū)散粒噪聲就受到了抑制。(a)(b)圖2-220納米MOSFET噪聲功率譜密度分別隨源漏電流和柵極電壓變化的曲線圖[9]Fig.2-2ThemeasuredSidofLeff=20nmdeviceasafunctionofthedraincurrentandthegatebias[9]圖2-3描述的是隨著有效溝道長度的縮短，其噪聲功率譜密度的變化。對曲線圖進行如下分析：1.實測數(shù)據(jù)基本都處于修正的熱噪聲模型和全散粒噪聲模型之間；2.當(dāng)溝道長度大于100納米時，實際測量數(shù)據(jù)非常接近修正的熱噪聲模型，3.隨著溝道長度縮短到100納米以下，中間的實測數(shù)據(jù)開始脫離修正的熱噪聲模型轉(zhuǎn)而向散粒噪聲靠近，直到最后變?yōu)槿⒘Ｔ肼�。這很直觀地說明了，隨著器件溝道長度的縮短，器件中電流噪聲的主要成分發(fā)生了從熱噪聲到散粒噪聲的變化。

西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文12圖2-3噪聲功率譜密度與有效溝道長度的關(guān)系圖[9]Fig.2-3ThemeasuredSidasafunctionofgatelengths[9]從以上的分析可以得出以下結(jié)論：1、隨著器件的有效溝道長度逐步縮短，納米MOSFET電流噪聲的主要成分已從熱噪聲變?yōu)榱松⒘Ｔ肼�，且散粒噪聲在強反型區(qū)是受到抑制的散粒噪聲。2、由于噪聲成分的變化，再利用傳統(tǒng)的長溝道理論修正出來的熱噪聲模型來描述電流噪聲己然是不行了。2.2納米MOSFET散粒噪聲2.2.1理論解釋散粒噪聲是由載流子從源極區(qū)越過勢壘進入溝道的過程的隨機性而形成的，所以其只與源極區(qū)附近的勢壘有關(guān)。在結(jié)型器件中，例如肖特基二極管、雙極結(jié)型晶體管等器件中的都存在勢壘，器件中的載流子流動產(chǎn)生電流脈沖，這個電流脈沖的總和則代表了器件的電流，所以注入此類的二極管器件和雙極結(jié)型晶體管器件中的電流都是不連續(xù)的。而由于器件中的載流子越過勢壘流動的過程是一系列的隨機發(fā)生的獨立性事件，由上述分析可知這個過程會產(chǎn)生電流噪聲，這種噪聲被稱之為散粒噪聲[65]。因為器件噪聲為電流脈沖的總和，那么這種情況下形成的散粒噪聲的電流均方值可以用電流強度的平均值來表示：i2fqI2，同時將其噪聲功率譜密度表示為：fqISI2。在本小節(jié)中，將首先從散粒噪聲的基本定義出發(fā)來研究散粒噪聲、再基于納米MOSFET的介觀物理學(xué)結(jié)構(gòu)與介觀導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)的對比來研究噪聲，因為介觀導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)已經(jīng)研究得非常成熟了，所以可以借此來對比納米MOSFET的物理結(jié)構(gòu)，這對研究納米MOSFET的噪聲模型有很大的意義。納米MOSFET本質(zhì)上可以歸納為一個介觀導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，但略有不同的是，納米MOSFET又柵極而介觀導(dǎo)體結(jié)構(gòu)不存在柵極，柵極的作用一方面是能對溝道中的勢壘進行控制，同時還會再溝道中的垂直方向上形成一個額外的電場，

【參考文獻】：
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博士論文
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碩士論文
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