电子元器件散粒噪声特性及测试方法研究

《电子元器件散粒噪声特性及测试方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要随着介观物理和纳米电子学研究的不断深入，人们发现散粒噪声可以表征纳米器件内部结构信息和电子传输特性。宏观电子元器件内部也存在介观或者纳米尺度的结构，故也会产生散粒噪声，并且其散粒噪声也可能携带有关内部信息。这使人们对宏观电子元器件中散粒噪声研究产生了很大的兴趣。另一方面，随着器件尺寸的不断缩小，器件中噪声也越来越显著，严重影响器件以及电路的性能，这促使人们深入研究器件中散粒噪声的产生机理和特性，抑制器件中的噪声，实现器件和电路的低噪声化。对于短沟道MOSFET器件，散粒噪声可分为来源于载流子随机

2、通过源极附近势垒引起的沟道散粒噪声和栅隧穿电流引起的栅散粒噪声；二极管中由于自身势垒的存在，必然也会引起散粒噪声的产生；在电阻器中，只要其电阻率或尺寸满足一定的条件，就能发现散粒噪声的存在。本文详细介绍了几种典型电子元器件中散粒噪声的产生机理和噪声特性，并用借用扩散一漂移模型解释了散粒噪声的产生机理。近年来，散粒噪声越来越广泛地应用于电子所受作用机制与可靠性的无损表征。本文指出器件中散粒噪声和内部缺陷是相关的，并预测了散粒噪声在器件可靠性表征中的应用。影响散粒噪声测试的主要因素包括：外界电磁干扰、低

3、频1／f噪声、热噪声以及测试系统背景噪声等。针对以上影响因素，本文提出了一种低温散粒噪声测试方法并建立了相应的测试系统。在电磁屏蔽环境下，将被测器件置于低温屏蔽装置内，有效抑制了外界电磁波和热噪声的干扰；采用低噪声前置放大器使整个系统的背景噪声充分降低；通过提取噪声功率谱高频部分进行噪声分析，有效去除了低频l／f噪声的干扰。应用本测试系统测试短沟道MOSFET和二极管散粒噪声，得到了较好的测试结果。本文在电子元器件散粒噪声特性及机理研究的基础上，指出散粒噪声与器件内部缺陷是相关的，并提出器件散粒噪声

4、测试方法，建立测试系统，实现对电子元器件散粒噪声的测试。关键词：散粒噪声扩散一漂移模型低温测试系统噪声测试AbstractWiththeconstantlyin—depthstudyonshotnoiseinthemesoscopicphysicsandnano-electronics，itwasfoundthatshotnoiseCanbeusedtocharacterizetheinternalstructureinformationandelectronictransrnissionchara

5、cteristicsforllano．devices．Ontheonehand，macro—electronicdevicescontainmesoscopicornanoscalestructures，theyCangenerateshotnoise，whichmaycarryonsomesysteminternalinformation．嘣smakespeoplehavealotofinterestinMacro-electronicdevicesshotnoise．Ontheotherhand

6、，¨ththeconstantminiaturizationofdevicesize，thenoiseintheelectronicdevicesisalsobecomesmoreandmoreobvious，andhaveseriouslyaffectedtheperformanceoftheelectronicdevicesandcircuits．Inordertosuppressthem，themechanismandcharacteristicofshotnoiseinmacroscopic

7、electronicdevicesmustberesearched．Finally,low-noiseleveldevicesandcircuitswillbeobtained．Forshort—channelMOSFETdevices，Shotnoiseincludesthechannelshotnoisecausedbythecarrierrandomlythroughthebarriernearthesourceofthechannel，andgateshotnoisecausedbytheg

8、atetunnelingcurrent．Duetothepresenceofthepotentialbarrierinthediodes，shotnoisewillemergeinevitably．Intheresistors，aslongasitsresistivityorsizetomeetcertainconditions，shotnoisewillbefound．Thispaperdetaillydescribesthemechanismandcharacte