MOSFET辐照诱生界面陷阱形成过程的1/f噪声研究

基于界面陷阱形成的氢离子运动两步模型和反应过程的热力学平衡假设,推导了金属-氧化物-半导体-场效应晶体管(MOSFET)经历电离辐照后氧化层空穴俘获与界面陷阱形成间关系的表达式.利用初始1/f噪声功率谱幅值与氧化层空穴俘获之间的联系,建立了辐照前的1/f噪声幅值与辐照诱生界面陷阱数量之间的半经验公式,并通过实验予以验证.研究结果表明,由于辐照诱生的氧化层内陷阱通过与分子氢作用而直接参与到界面陷阱的建立过程中,从而使界面陷阱生成数量正比于这种陷阱增加的数量,因此辐照前的1/f噪声功率谱幅值正比于辐照诱生的界面陷阱数量.研究结果为1/f噪声用作MOSFET辐照损伤机理研究的新工具,对其抗辐照性能进行无损评估提供了理论依据与数学模型.     

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

基于金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)噪声的载流子数涨落和迁移率涨落理论,建立了MOSFET辐照前1/f噪声参量与辐照后分别由氧化层陷阱和界面陷阱诱使阈值电压漂移之间的定量数学模型,并通过实验予以验证.研究结果表明,辐照诱生的氧化层陷阱通过俘获和发射过程与沟道交换载流子,在引起载流子数涨落的同时也通过库仑散射导致沟道迁移率的涨落,因此辐照前的1/f噪声幅值正比于辐照诱生的氧化层陷阱数.利用该模型对MOSFET辐照前1/f噪声与辐照退化的相关性从理论上 关键词： f噪声')" href="#">1/f噪声 辐照 金属-氧化物-半导体场效应晶体管 陷阱     

N/P沟道MOSFET1/f噪声的统一模型

对n／p两种沟道类型、不同沟道尺寸MOSFET的1／f噪声特性进行了实验和理论研究.实验结 果表明，虽然nMOSFET的1／f噪声幅值比pMOSFET大一个数量级，但是其噪声幅值均表现出和 有效栅压的平方成反比、和漏压的平方成正比、和沟道面积成反比的规律.基于该实验结果 ，认为MOSFET的1/f噪声产生机理为位于半导体_氧化物界面附近几个纳米范围内的氧化层陷 阱通过俘获和发射过程与沟道交换载流子，在引起载流子数涨落的同时也通过库仑散射导致 沟道载流子迁移率的涨落.在这两种涨落机理的基础上，引入了氧化层陷阱的分布特征及其 与沟道交换载流子的隧穿和热激活两种方式，建立了MOSFET l／f噪声的统一模型.实验结果 和本文模型符合良好. 关键词： 1/f噪声 MOSFET 氧化层陷阱 涨落     

基于1/f噪声的NPN晶体管辐照感生电荷的定量分离

本文针对NPN双极性晶体管, 在研究辐照感生的氧化层电荷及界面态对晶体管基极电流和1/f噪声的影响的基础上, 建立辐照感生氧化层电荷及界面态与基极电流和1/f噪声的定量物理模型. 根据所建立的模型, 提出一种新的分离方法, 利用1/f噪声和表面电流求出氧化层电荷密度, 利用所求得氧化层电荷密度和表面电流求出界面态密度. 利用本方法初步实现了辐照感生氧化层电荷及界面态的定量计算.     

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

基于金属-氧化物-半导体-场效应管(MOSFET)辐射损伤的微观机理,推导出了MOSFET经历辐照之后氧化层空穴俘获与阈值电压漂移之间关系的表达式.又根据MOSFET中1/f噪声产生的微观机理,建立了辐照之前MOSFET的1/f噪声功率谱幅值与阈值电压漂移量之间的定量关系,并通过实验予以验证.结果表明,辐照之前的1/f噪声功率谱幅值与辐照之后的阈值电压漂移量存在正比例关系,阈值电压漂移量可以反映出MOSFET内部的潜在缺陷的退化程度,因此,该模型有助于利用1/f噪声参量来表征MOSFET内部潜在缺陷的数量和严重程度.     

60Co γ-射线辐照对肖特基二极管1/f噪声的影响

在肖特基二极管(Schottky barrier diode,SBD)辐照损伤机理和总剂量效应分析的基础上,利用1/f噪声的迁移率涨落和载流子数涨落模型,深入研究辐照损伤对器件1/f噪声的影响. 研究结果表明,辐照诱生新的界面态,改变界面态密度分布,进而调制了肖特基势垒高度,增大表面复合速度是引起器件性能退化主要原因,也是1/f噪声剧烈增加的主要原因. 正因为如此,噪声与器件退化存在相关性,即噪声拟合参数B越大,偏离标准值越多,器件可靠性越差,抗辐照 关键词： 肖特基二极管 f噪声')" href="#">1/f噪声 60Co γ射线')" href="#">⁶⁰Co γ射线 界面态     

光电耦合器电离辐射损伤电流传输比1/f噪声表征

在研究光电耦合器电离辐射损伤机理基础上,分别建立光电耦合器电离辐射损伤电流传输比(CTR)表征模型和1/f噪声表征模型.结果表明CTR退化和噪声增加都归因于辐射后光敏三极管集电结和发射结处SiO₂/Si界面缺陷增多.根据CTR退化和噪声变化分别与辐射剂量的关系,建立起噪声变化与CTR退化之间的关系,辐照实验对表征模型正确性进行了验证.运用噪声变化与辐射剂量的关系,通过低剂量辐照实验可以预测高剂量辐射后光电耦合器退化程度,故可用于评价光电耦合器抗辐射能力. 关键词： f噪声')" href="#">1/f噪声 光电耦合器 缺陷 模型     

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

基于金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)噪声的载流子数涨落和迁移率涨落理论,建立了MOSFET辐照前1/f噪声参量与辐照后分别由氧化层陷阱和界面陷阱诱使阈值电压漂移之间的定量数学模型,并通过实验予以验证.研究结果表明,辐照诱生的氧化层陷阱通过俘获和发射过程与沟道交换载流子,在引起载流子数涨落的同时也通过库仑散射导致沟道迁移率的涨落,因此辐照前的1/f噪声幅值正比于辐照诱生的氧化层陷阱数.利用该模型对MOSFET辐照前1/f噪声与辐照退化的相关性从理论上进行了解释,同时也为MOSFET抗辐照能力预测提供理论依据.     

一种估计半导体激光器1/f噪声参数的新方法

对含白噪声的1/f分形信号小波变换系数的方差随尺度变化的关系进行适当的变换,提出了一种基于最小二乘法的估计半导体激光器1/f噪声参数的新方法.实验表明,该方法可以有效地提取出淹没在白噪声中的激光器1/f噪声,而且估计出的噪声信号的功率谱与对比仪器的测量结果有较好的一致性. 关键词： 半导体激光器 f噪声')" href="#">1/f噪声 参数估计 小波分析     

高功率半导体激光器结温与1/f噪声的关系研究

高功率半导体激光器的结温上升, 不仅影响它的输出功率、斜坡效率、阈值电流和寿命, 而且还会产生光谱展宽和波长偏移. 因此, 热管理成为抽运激光器研发中的一个主要问题. 本文首先建立了噪声功率谱与结温变化的物理模型, 根据压缩感知理论, 将测量得到含有高斯白噪声和1/f噪声的混叠复合噪声信号稀疏化后, 进行基追踪算法去噪, 通过改变算法的迭代次数及测量矩阵大小, 获得1/f噪声电压功率谱与结温变化关系曲线, 避免了直接测量结温的复杂性.通过数值估计结果, 可以较好地指导高功率半导体激光器的热管理工作. 关键词： f噪声')" href="#">1/f噪声 结温度 热阻 高功率半导体激光器     

A unified drain current 1/f noise model for GaN-based high electron mobility transistors

In this work, we present a theoretical and experimental study on the drain current 1/f noise in the AIGaN/GaN high electron mobility transistor （HEMT）. Based on both mobility fluctuation and carrier number fluctuation in a two- dimensional electron gas （2DEG） channel of AlGaN/GaN HEMT, a unified drain current 1/f noise model containing a piezoelectric polarization effect and hot carrier effect is built. The drain current 1/f noise induced by the piezoelectric polarization effect is distinguished from that induced by the hot carrier effect through experiments and simulations. The simulation results are in good agreement with the experimental results. Experiments show that after hot carrier injection, the drain current 1/f noise increases four orders of magnitude and the electrical parameter degradation Agm/gm reaches 54.9%. The drain current 1/f noise degradation induced by the piezoelectric effect reaches one order of magnitude; the electrical parameter degradation Agm/gm is 11.8%. This indicates that drain current 1/f noise of the GaN-based HEMT device is sensitive to the hot carrier effect and piezoelectric effect. This study provides a useful reliability characterization tool for the A1GaN/GaN HEMTs.     

基于1/f噪声变化的pn结二极管辐射效应退化机理研究

基于pn结二极管辐射效应退化机理中位移效应和电离效应之间的关系, 并结合pn结二极管辐射退化的噪声机理, 得到了pn结二极管辐射诱导低频噪声的变化规律, 发现两种效应引起的二极管噪声变化规律之间的不一致性. 根据实验得到的噪声变化规律, 判断出了辐射应力条件下两种效应之间的关系, 很好地解释了实验中出现的不符合原有理论解释的现象, 对器件加固的研究有着重要意义.     

基于小波变换和维纳滤波的半导体器件1/f噪声滤波

针对半导体器件中普遍存在的1/f噪声提出了一种结合了提升小波变换和维纳滤波器的处理方法.首先利用重新加权迭代最小二乘法拟合1/f噪声的功率谱曲线得到噪声参数的估计,从而选择恰当的小波.其次,对包含了1/f噪声的信号进行提升小波变换.考虑到小波变换对1/f噪声的白化作用,利用维纳滤波器对每一层小波系数进行处理.设计了最优全通滤波器以校正维纳滤波器的相频特性,使得小波系数经滤波后相位不变.最后利用提升小波逆变换获得被1/f噪声淹没的信号.利用实验检验了提出方法的有效性,实验数据采自用于微创外科手术机器人的力传感器.结果表明提出的方法能够有效抑制1/f噪声,并使传感器的分辨力提高了25%. 关键词： 半导体器件 f噪声')" href="#">1/f噪声 提升小波变换 维纳滤波