為了有效地表征納米MOSFET強(qiáng)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(shí)驗(yàn)測(cè)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(shí)驗(yàn)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�；趯�(duì)納米MOSFET噪聲的分析,本文我們提出了一種抑制因子表達(dá)式的分析模型,用于快速計(jì)算納米MOSFET的溝道噪聲。推導(dǎo)出的抑制因子表達(dá)式可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)所有工作區(qū)的納米MOSFET的溝道噪聲。它僅取決于兩個(gè)主要工藝參數(shù),并且能夠在進(jìn)行復(fù)雜的高頻噪聲測(cè)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(jì)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(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(jī)理11的熱噪聲模型實(shí)際上就是將溝道長(zhǎng)度縮短引起的各種短溝道效應(yīng)，結(jié)合到了傳統(tǒng)的長(zhǎng)溝道模型中，其仍然無法描述飽和區(qū)下的實(shí)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(qiáng)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(qiáng)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(zhǎng)度的縮短，其噪聲功率譜密度的變化。對(duì)曲線圖進(jìn)行如下分析：1.實(shí)測(cè)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(zhǎng)度大于100納米時(shí)，實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)非常接近修正的熱噪聲模型，3.隨著溝道長(zhǎng)度縮短到100納米以下，中間的實(shí)測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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�?qiáng)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(zhǎng)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(shì)壘進(jìn)入溝道的過程的隨機(jī)性而形成的，所以其只與源極區(qū)附近的勢(shì)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(shì)壘，器件中的載流子流動(dòng)產(chǎn)生電流脈沖，這個(gè)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(shì)壘流動(dòng)的過程是一系列的隨機(jī)發(fā)生的獨(dú)立性事件，由上述分析可知這個(gè)過程會(huì)產(chǎn)生電流噪聲，這種噪聲被稱之為散粒噪聲[65]。因?yàn)槠骷肼暈殡娏髅}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(qiáng)度的平均值來表示：i2fqI2，同時(shí)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(duì)比來研究噪聲，因?yàn)榻橛^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(duì)比納米MOSFET的物理結(jié)構(gòu)，這對(duì)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(gè)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(duì)溝道中的勢(shì)壘進(jìn)行控制，同時(shí)還會(huì)再溝道中的垂直方向上形成一個(gè)額外的電場(chǎng)，

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3299860