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射频MOSFET噪声参数提取研究及噪声系数自动化测试系统设计

作　者: 赵萌
导　师: 高建军
学　校: 华东师范大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: MOSFET 噪声模型 噪声参数 参数提取 半分析法 自动化测试系统
分类号: TN386.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 64次
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内容摘要


MOSFET (MOS场效应管)具有集成度高、功耗低等优点,随着其尺寸不断的按比例缩小,MOSFET的截止频率不断提高,最高达到上百吉赫兹,目前已被广泛应用于射频集成电路和无线通信领域中。但是,随着工作频率的提高,MOSFET器件本身所产生的噪声会逐渐显现从而成为影响整个系统灵敏度、动态范围和信噪比的一个重要因素。因此,深入了解MOSFET的噪声机制是十分必要的,小信号噪声等效电路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者将电路设计的更加合理,而且可以指导芯片制造者作出更高性能的器件,因此射频MOSFET噪声测量以及基于模型参数的噪声参数提取技术已经成为近几年国内外的研究热点。对MOSFET噪声理论、噪声测量和噪声参数提取技术进行了研究,因为噪声等效电路模型是建立在器件小信号等效电路模型基础之上的,首先,使用开路短路法剥离掉焊盘和互连线的影响从而得到器件的本征元件值,并通过半分析法得到模型的小信号参数并验证。在精确的提取了小信号模型参数之后,利用分析法直接计算可以得到较精确的噪声参数值,尽管如此,基于本实验室测量系统,为了得到更加精确的结果,本文在噪声参数分析法和小信号参数提取半分析法的基础上提出了一种新型的噪声参数提取方法,即基于无调谐器的50欧姆噪声测量系统的噪声参数半分析法,其结果与直接测量法结果拟合的很好。设计并实现了噪声系数自动化测试系统,包括噪声系数测量原理,硬件的搭建、软件的结构与框图四个部分。其中硬件部分由噪声系数分析仪N8975A,网络分析仪E5230A,信号发生器E4438C,噪声源N4002A,直流源E3631A,GPIB连接线以及PC机等组成；软件由VC++6.0编写实现,人机交互界面友好,易于操作,具有校准、测量、数据存储及显示等基本功能以及测试模式设置和数据处理等高级功能,可用于无源器件、放大器、混频器等射频器件的测量以及扩频测量,通过嵌入上述章节讨论的噪声参数提取算法,可以很方便的得到噪声参数值。

全文目录


摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
第一章 绪论  10-13
  1.1 引言  10-11
  1.2 射频MOSFET噪声模型研究现状  11
  1.3 论文的主要工作  11-12
  1.4 论文组织  12-13
第二章 射频MOSFET噪声模型介绍  13-30
  2.1 历史上各种噪声模型总结  13-16
    2.1.1 HSPICE噪声模型  13
    2.1.2 Fox噪声模型  13-14
    2.1.3 BSIM3v3噪声模型  14
    2.1.4 BSIM4噪声模型  14-16
    2.1.5 PSP模型  16
  2.2 MOSFET模型中的各类噪声源  16-29
    2.2.1 散粒噪声  17
    2.2.2 闪烁噪声  17-18
    2.2.3 MOSFET中的热噪声  18-23
    2.2.4 栅极感应噪声及其与沟道噪声的相关性  23-24
    2.2.5 栅极电阻噪声  24-25
    2.2.6 CMOS按比例缩小对噪声特性的影响  25-29
  2.3 本章小结  29-30
第三章 二端口网络的噪声理论及计算  30-39
  3.1 二端口网络的噪声理论  30-34
  3.2 噪声参数的计算  34-38
    3.2.1 MOSFET噪声参数直接计算法  34-35
    3.2.2 MOSFET噪声参数的分析计算法  35-38
  3.3 本章小结  38-39
第四章 MOSFET小信号参数的提取方法及结果  39-48
  4.1 焊盘及互连线寄生的去嵌技术  39-42
  4.2 焊盘和互连线寄生元件的提取技术  42-43
  4.3 晶体管部分的参数提取  43-47
    4.3.1 串联电阻的参数提取  43-44
    4.3.2 衬底部分参数的提取  44-45
    4.3.3 半分析提取法及其提取结果  45-47
  4.4 本章小结  47-48
第五章 噪声参数测量及提取技术  48-67
  5.1 噪声参数去嵌技术  48-51
    5.1.1 直接去嵌技术  48-49
    5.1.2 TRL方法  49-51
  5.2 基于调谐器的直接测量法  51-54
  5.4 改进型Y因子方法  54-56
  5.5 基于50欧姆测量系统的噪声参数提取法  56-60
  5.6 基于无调谐器噪声测试系统的噪声参数半分析法  60-66
  5.7 本章小结  66-67
第六章 噪声系数自动化测试技术的实现  67-75
  6.1 噪声系数测量原理  67-68
  6.2 硬件设计  68-69
  6.3 软件设计  69-74
    6.3.1 软件体系  69-70
    6.3.2 应用程序设计  70-71
    6.3.3 软件关键代码和使用说明  71-74
  6.5 本章小结  74-75
附录一:攻读硕士期间发表论文  75-76
参考文献  76-80
后记  80

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 场效应器件 > 金属-氧化物-半导体（MOS）器件
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