分形分析1/f噪声性能

电子器件的低频噪声通常由闪烁(1/f噪声)噪声、g-r噪声和爆裂噪声3种成分构成。这些噪声通常与晶体管表面状态或内部缺陷有关,其中,1/f噪声已成为对器件的质量评估及可靠性预测的重要指标。提出分形分析方法,对1/f噪声性能进行分析。仿真实验结果验证了该方法的可行性,为今后用分形理论研究器件低频噪声提供了理论依据。

钙钛矿结构锰氧化物薄膜材料的低频1/f噪声研究

针对A位掺杂钙钛矿结构锰氧化物(A_(1-x)BxMnO_3)薄膜材料的微弱低频1/f噪声信号检测,采用基于双通道信号互相关运算的测试方法,有效消除了接触噪声对本底噪声的影响。通过对薄膜样品La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3的低频1/f噪声和电阻率测量,揭示了由不同衬底材料、不同厚度所引起的薄膜晶格内部应力变化对载流子输运机制的影响。结果表明,薄膜样品的1/f噪声水平和导电特性与材料厚度变化密切相关,La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3/SrTiO_3样品在临界厚度下表现出较低的1/f噪声;而La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3/SrTiO_3/Si样品随着厚度增大,其1/f噪声不断优化。上述结论对基于磁性材料的新型传感器的研制具有重要的参考意义。

用于检测1/f电噪声的低噪声放大器设计与仿真

1/f低频电噪声是评估半导体器件质量和寿命的一个重要因素。由于1/f低频电噪声极其微弱,为了检测它,同时最大程度降低放大器的本底噪声,低噪声放大器的设计和实现是至关重要的一个环节。针对1/f低频电噪声信号的特性,在现有低噪声放大器基础上进行优化改进,设计出一款频率极低的低噪声放大器,在0.1 Hz^100 kHz频率下具有高增益和低噪声特性。仿真结果表明,在10Hz处噪声系数达到1.80 d B。

基于隧穿磁阻效应的宽频微小量程电流传感器设计及噪声分析

针对电网中微弱电流的测量需求,研制了基于隧穿磁阻效应的百μA级无接触式微电流传感器,并对微电流传感器进行低噪声设计,包括电源模块、放大模块、调零和输出模块。测试了采用不同传感芯片传感器的微弱电流探测能力,其最小可测电流幅值为280μA,对应传感器的带宽达10 kHz。并对传感器系统各模块的噪声水平进行了测量分析与计算,结果表明隧穿磁阻芯片的1/f噪声(低频噪声)是限制传感器最小可测电流幅值的主要因素。该微电流传感器可以适应智能电网微弱电流测量需求。

镍铬薄膜电阻器噪声特性研究

薄膜电阻器的低频噪声有别于常规电阻器的噪声特征,与其结构和工艺密切相关。通过溅射工艺生产的阻值为1.5k?镍铬薄膜电阻器分别在生产完成和1000h老化试验之后进行了低频噪声测量和分析得到器件低频噪声特征,结合电子元器件低频噪声理论探讨了器件中各种噪声成分的来源及产生机制并给出该镍铬薄膜电阻生产线降低噪声的工艺手段。并讨论了电迁移损伤对1/f噪声特征的影响,指出噪声的异常波动对电迁移损伤具有明确的指示作用。

功率场效应晶体管的低频噪声检测方法

针对目前国内功率VDMOS器件成品率低、可靠性差等问题,采用低频噪声无损检测方法,通过分析功率VDMOS器件低频噪声的产生机理及特性,设计了低频噪声测试的偏置电路并建立了一套低频噪声测试系统。提出了一种基于小波熵的低频噪声检测方法,解决了所测低频噪声容易被测试系统白噪声淹没而造成低频噪声检测准确性低的弊端。通过仿真,验证了小波熵检测方法可以有效检测低频噪声。

AlGaAs/GaAs HBT的低频噪声

测试了AlGaAs／GaAsHBT的低频噪声，并将测试结果分解为1／f噪声、G－R噪声和白噪声，阐述了它们的产生机理，在此基础上建立了AlGaAs／GaAsHBT输入噪声电压的等效电路模型，该模型有助于AlGaAs／GaAsHBT电路的CAD。

一种适用于低频小信号检测的放大电路

针对微传感器输出的低频小信号,提出了一种基于"调制-放大-解调"思路的放大电路。该电路利用乘法器将输入信号调制至高频段放大,可以显著降低电路的低频噪声影响。相较于目前常用的斩波放大器,该电路可以克服时钟同步困难以及低频谐波分量干扰较大的缺点。该电路基于CSMC 0.5μm Mixed Signal工艺设计,仿真结果显示,在5V的工作电压下,可实现100倍以上放大,1/f噪声得到有效抑制。

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件电离辐照损伤机理及偏置相关性研究

本文利用 60Co γ射线,针对 AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(high-electron mobility transistors,HEMT)器件,开展了在不同偏置下器件电离辐照总剂量效应实验研究.采用1/f噪声结合直流电学特性参数对实验结果进行测量分析,分析结果表明,受到辐照诱生氧化物缺陷电荷与界面态的影响,当辐照总剂量达到1 Mrad(Si)时,零偏条件下AlGaN/GaN HEMT器件的电学参数退化得最大,其中,饱和漏电流减小36.28%,最高跨导降低52.94%;基于McWhorter模型提取了AlGaN/GaN HEMT器件辐照前后的缺陷密度,零偏条件下辐照前后缺陷密度变化最大,分别为4.080 × 1017和6.621 × 1017 cm–3·eV–1.其损伤机理是在氧化物层内诱生缺陷电荷和界面态,使AlGaN/GaN HEMT器件的平带电压噪声功率谱密度增加.

PbS红外探测器的低频噪声特性研究

PbS红外探测器的研究开始较早,由于其室温的优越性,至今应用仍很广泛。然而噪声严重影响了其性能,因此其噪声的研究目前很受重视。首先阐述了光导探测器的低频噪声理论;其次给出一简便而实用的PbS红外探测器低频噪声测量系统;最后在PbS红外探测器低频噪声实际测量和分析的基础上,分析了其低频噪声产生机理、偏压特性与温度特性,从而为改善器件质量提供了理论依据。

低温、低频双极晶体管的噪声分析

建立了低温双极晶体管的低频噪声模型，对低温、低频双极晶体管的噪声进行了分析，并给出了噪声电压随工作温度、工作电流以及频率的三维变化曲线，指出了双极晶体管获得最小噪声的最佳工作温度和最佳工作电流。通过对低温双极晶体管的ＣＡＴ噪声测试，证明了我们的噪声分析结果。

工作在液氮温度下的低频低噪声双极晶体管的研究

对双极晶体管的低温物理模型和低频噪声模型进行了研究，认为低温下硅双极晶体管电流增益下降的主要原因是低温下非理想基极电流的增加。同时指出，低温下硅双极晶体管１／ｆ噪声的增大，是由于低温下电流增益的减小和载流子在体内和表面的复合增加。通过优化设计，做出了一种低温、低频、低噪声硅双极晶体管。测试表明，在室温（３００Ｋ）下，电流增益、低频转折频率、１ｋＨｚ点的噪声电压分别为β≥８００，ｆ＿Ｌ≤３０Ｈｚ，Ｅｎ（１ｋＨｚ）≤１．５ｎＶ／ ；低温（７７Ｋ）下，电流增益、低频转折频率、１ｋＨｚ点的噪声电压分别为β≥３０，ｆ＿Ｌ≤３００Ｈｚ，Ｅｎ（１ｋＨｚ）≤１．２ｎＶ／。

基于电路级的低频噪声测试及评估

随着5G物联网的蓬勃发展,基于MEMS传感器等应用的模拟前端电路对噪声要求水平越来越高,其中对于低频应用,低频闪烁(1/f)噪声往往成为系统性能瓶颈。而对于uV甚至nV级别的噪声信号,如何准确地进行测试评估,也需要投入大量的资源进行研究分析。本文基于华润上华流片的两款IP以及TI的两款电源芯片,采用不同的平台进行噪声测试对比分析,最终取得了可靠的低频噪声测试解决方案。