SOI MOSFET高频特性及噪声模型研究

发布时间：2019-05-10 16:46

【摘要】：体硅CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)技术在特征尺寸减小到100nm后遇到很多技术与性能上的挑战,引入的短沟道效应等问题使得体硅技术在朝着摩尔定律方向难以发展。绝缘体上硅(Silicon-on-Insulator,SOI)技术由于其功耗低、利于集成、抗辐射能力强等优势,得到射频微波领域受到学术界与工业界的广泛关注。而在射频领域的应用,即使最简单的IC(Integrated Circuit)设计也从电路仿真开始,这就要求可靠射频模型。而且器件自身产生的噪声随频率提高逐渐成为影响整个系统性能的重要因子。本文基于0.13μm SOI CMOS工艺,对SOI MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)器件高频特性及噪声模型进行研究。文章主要工作如下:(1)对SOI射频技术以及国内外研究现状进行概述,对SOI MOSFET器件结构,基本物理特性包括浮体效应进行深入研究,并对SOI MOSFET器件的SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)模型及其射频建模经验进行介绍,为后续射频模型的建立奠定基础。(2)基于PSPSOI标准模型针对SOI MOSFET器件,提出半自动模型参数提取方法,基于等效电路模型方法建立误差可控的完整射频可缩放模型,包括本征和非本征两个模块,并对PSPSOI模型精度进行评估。并对超低温下SOI MOSFET直流和射频小信号特性进行了详细的分析,为今后射频模型开发及低温应用提供了经验。(3)提出了基于小信号分析的SOI MOSFET的高频热噪声建模方法。对MOSFET器件主要噪声源及其物理分析方法进行概述,基于噪声二端口网络理论提出SOI MOSFET器件含有噪声源的小信号等效电路,详细给出噪声源计算方法以及噪声参数求解算法,为电路设计者和芯片设计者提供合理参考。(4)区别于传统二端口网络,提出了一种基于四端口网络的SOI器件射频模型,分析了SOI衬底网络对器件性能影响以及主要的衬底模型,并详细给出小信号参数提取算法解析过程,该研究结果能够直接提取SOI晶体管衬底网络晶体管衬底网络参数及体电阻等,在射频开关模型等大信号模型有一定参考价值。
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【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN386

【参考文献】