搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

40 nm金属氧化物半导体场效应晶体管感应栅极噪声及互相关噪声频率与偏置依赖性建模

王军 王林 王丹丹

40 nm金属氧化物半导体场效应晶体管感应栅极噪声及互相关噪声频率与偏置依赖性建模

王军, 王林, 王丹丹
PDF
导出引用
导出核心图
  • 用于低功耗、混合信号及高频领域的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.高频噪声模型是射频与毫米波电路设计的先决条件,是纳米级金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)噪声分析的重要基础.本文基于40 nm 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.本文通过将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,通过所建模型的仿真结果与实验结果的数据比较,验证了本文所建模型的准确性及其对长沟道器件在强反区的适用性.
    [1]

    Smit G D J, Scholten A J, Pijper R M T, Tiemeijer L F, Toorn R V D, Klaassen D B M 2014 IEEE Trans. Electron. Devices 61 245

    [2]

    Chan L H K, Yeo K S, Chew K W J, Ong S N 2015 IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 63 141

    [3]

    Navid R, Jungemann C, Lee T, Dutton R 2007 J. Appl. Phys. 101 124501

    [4]

    Kuang Q W, Liu H X, Wang S L, Qin S S, Wang Z L 2011 Chin. Phys. B 20 127101

    [5]

    Kang T K 2012 IEEE Electron Device Lett. 33 770

    [6]

    Tang D H, Du L, Wang T L, Chen H, Chen W H 2011 Acta Phys. Sin. 60 107201 (in Chinese)[唐冬和, 杜磊, 王婷岚, 陈华, 陈文豪2011物理学报60 107201]

    [7]

    Jia X F, He L 2014 Sci. Sin.-Phys. Mech. Astron. 44 587(in Chinese)[贾晓菲, 何亮2014中国科学:物理学力学天文学44 587]

    [8]

    Navid R, Dutton R W 2002 International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices Kobe, Japan, September 4-6, 2002 p75

    [9]

    Mahajan V M, Patalay P R, Jindal R P, Shichijo H, Martin S, Hou F, Machala C, Trombley D E 2012 IEEE Trans. Electron. Devices 59 197

    [10]

    Chen C H, Deen M J 1998 Solid-State Electron. 42 2069

    [11]

    Kraus R, Knoblinger G 2002 Proceedings of the IEEE 2002 Custom Integrated Circuits Conference Orlando, FL, USA, May 12-15, 2002 p209

    [12]

    Ziel A V D 1970 Proc. IEEE 58 1178

    [13]

    Triantis D P, Birbas A N, Plevridis S E 1997 Solid-State Electron. 41 1937

    [14]

    Zhou C Y, Zhang H M, Hu H Y, Zhuang Y Q, L Y, Wang B, Wang G Y 2014 Acta Phys. Sin. 63 017101 (in Chinese)[周春宇, 张鹤鸣, 胡辉勇, 庄奕琪, 吕懿, 王斌, 王冠宇2014物理学报63 017101]

    [15]

    Teng H F, Jang S L, Juang M H 2003 Solid-State Electron. 47 2043

    [16]

    L Y, Zhang H M, Hu H Y, Yang J Y, Yin S J, Zhou C Y 2015 Acta Phys. Sin. 64 197301 (in Chinese)[吕懿, 张鹤鸣, 胡辉勇, 杨晋勇, 殷树娟, 周春宇2015物理学报64 197301]

    [17]

    Wang S C, Su P, Chen K M, Liao K H, Chen B Y, Huang S Y, Hung C C, Huang G W 2010 IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 58 740

  • [1]

    Smit G D J, Scholten A J, Pijper R M T, Tiemeijer L F, Toorn R V D, Klaassen D B M 2014 IEEE Trans. Electron. Devices 61 245

    [2]

    Chan L H K, Yeo K S, Chew K W J, Ong S N 2015 IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 63 141

    [3]

    Navid R, Jungemann C, Lee T, Dutton R 2007 J. Appl. Phys. 101 124501

    [4]

    Kuang Q W, Liu H X, Wang S L, Qin S S, Wang Z L 2011 Chin. Phys. B 20 127101

    [5]

    Kang T K 2012 IEEE Electron Device Lett. 33 770

    [6]

    Tang D H, Du L, Wang T L, Chen H, Chen W H 2011 Acta Phys. Sin. 60 107201 (in Chinese)[唐冬和, 杜磊, 王婷岚, 陈华, 陈文豪2011物理学报60 107201]

    [7]

    Jia X F, He L 2014 Sci. Sin.-Phys. Mech. Astron. 44 587(in Chinese)[贾晓菲, 何亮2014中国科学:物理学力学天文学44 587]

    [8]

    Navid R, Dutton R W 2002 International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices Kobe, Japan, September 4-6, 2002 p75

    [9]

    Mahajan V M, Patalay P R, Jindal R P, Shichijo H, Martin S, Hou F, Machala C, Trombley D E 2012 IEEE Trans. Electron. Devices 59 197

    [10]

    Chen C H, Deen M J 1998 Solid-State Electron. 42 2069

    [11]

    Kraus R, Knoblinger G 2002 Proceedings of the IEEE 2002 Custom Integrated Circuits Conference Orlando, FL, USA, May 12-15, 2002 p209

    [12]

    Ziel A V D 1970 Proc. IEEE 58 1178

    [13]

    Triantis D P, Birbas A N, Plevridis S E 1997 Solid-State Electron. 41 1937

    [14]

    Zhou C Y, Zhang H M, Hu H Y, Zhuang Y Q, L Y, Wang B, Wang G Y 2014 Acta Phys. Sin. 63 017101 (in Chinese)[周春宇, 张鹤鸣, 胡辉勇, 庄奕琪, 吕懿, 王斌, 王冠宇2014物理学报63 017101]

    [15]

    Teng H F, Jang S L, Juang M H 2003 Solid-State Electron. 47 2043

    [16]

    L Y, Zhang H M, Hu H Y, Yang J Y, Yin S J, Zhou C Y 2015 Acta Phys. Sin. 64 197301 (in Chinese)[吕懿, 张鹤鸣, 胡辉勇, 杨晋勇, 殷树娟, 周春宇2015物理学报64 197301]

    [17]

    Wang S C, Su P, Chen K M, Liao K H, Chen B Y, Huang S Y, Hung C C, Huang G W 2010 IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 58 740

  • [1] 杜磊, 李伟华, 庄奕琪, 包军林. n型金属氧化物半导体场效应晶体管噪声非高斯性研究. 物理学报, 2009, 58(10): 7183-7188. doi: 10.7498/aps.58.7183
    [2] 张梦, 姚若河, 刘玉荣. 纳米尺度金属-氧化物半导体场效应晶体管沟道热噪声模型. 物理学报, 2020, 69(5): 057101. doi: 10.7498/aps.69.20191512
    [3] 周春宇, 张鹤鸣, 胡辉勇, 庄奕琪, 吕懿, 王斌, 王冠宇. 应变Si n型金属氧化物半导体场效应晶体管电荷模型. 物理学报, 2014, 63(1): 017101. doi: 10.7498/aps.63.017101
    [4] 彭绍泉, 杜 磊, 何 亮, 陈伟华, 庄奕琪, 包军林. 基于辐照前1/f噪声的金属-氧化物-半导体场效应晶体管辐照退化模型. 物理学报, 2008, 57(8): 5205-5211. doi: 10.7498/aps.57.5205
    [5] 孙鹏, 杜磊, 陈文豪, 何亮. 基于辐照前1/f噪声的金属-氧化物-半导体场效应晶体管潜在缺陷退化模型. 物理学报, 2012, 61(6): 067801. doi: 10.7498/aps.61.067801
    [6] 余学峰, 任迪远, 高博, 崔江维, 兰博, 李明, 王义元. p型金属氧化物半导体场效应晶体管低剂量率辐射损伤增强效应模型研究. 物理学报, 2011, 60(6): 068702. doi: 10.7498/aps.60.068702
    [7] 张鹤鸣, 王冠宇, 胡辉勇, 吴铁峰. 小尺寸应变Si金属氧化物半导体场效应晶体管栅隧穿电流预测模型. 物理学报, 2011, 60(2): 027305. doi: 10.7498/aps.60.027305
    [8] 辛艳辉, 刘红侠, 王树龙, 范小娇. 对称三材料双栅应变硅金属氧化物半导体场效应晶体管二维解析模型. 物理学报, 2014, 63(14): 148502. doi: 10.7498/aps.63.148502
    [9] 吕懿, 张鹤鸣, 胡辉勇, 杨晋勇, 殷树娟, 周春宇. 单轴应变硅N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管电容特性模型. 物理学报, 2015, 64(6): 067305. doi: 10.7498/aps.64.067305
    [10] 李斌, 刘红侠, 袁博, 李劲, 卢凤铭. 应变Si/Si1-xGex n型金属氧化物半导体场效应晶体管反型层中的电子迁移率模型. 物理学报, 2011, 60(1): 017202. doi: 10.7498/aps.60.017202
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  367
  • PDF下载量:  219
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-06
  • 修回日期:  2016-08-30
  • 刊出日期:  2016-12-05

40 nm金属氧化物半导体场效应晶体管感应栅极噪声及互相关噪声频率与偏置依赖性建模

    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:69901003)资助的课题.

摘要: 用于低功耗、混合信号及高频领域的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.高频噪声模型是射频与毫米波电路设计的先决条件,是纳米级金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)噪声分析的重要基础.本文基于40 nm 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.本文通过将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,通过所建模型的仿真结果与实验结果的数据比较,验证了本文所建模型的准确性及其对长沟道器件在强反区的适用性.

English Abstract

参考文献 (17)

目录

    /

    返回文章
    返回