原创 谈谈MOS管的1/f noise测试方法及注意点

最近做的一个项目, 所用工艺的MOS的1/f噪声(flick noise)由于没有model 参数, 所以不得不自己要测试一下.

首先说一下测试仪器,

一个低噪声的电压源, 一个信号分析仪(signal analyzer), 一般情况下(特别是小电流情况), 还需要一个放大器, 滤波器. 如果是PKG管子的话, 那就好办, 直接焊接在PCB板上, 如果是wafer管子的话, 还需要一台Prober(semiconductor parameter measurement ).

这里重点说一下测试方法.

1/f噪声其实一般用输出电流噪声来表示, 测试中, 我们一般测试输出电压噪声, 然后再换算到电流噪声.

Vmea=sqrt(10＾(VdB/10))    (1)

VdB就是测试值,单位dBrms,

假设MOS管的输出电阻为rds, 输出负载电阻为rl

则在输出端(这里假设是NMOS的drain端)得到的等效电阻为Req=rl*rds/(rds+rl), (2)

则我们可以得出输出电流噪声Id＾2=(Vmea/Req)＾2  (3)

因为MOS输出电阻△rds=Vds/Ids  (4)

通过式1-4, 我们大概知道要求些什么参数了,

但是根据MOS的 Spice model公式, 一般有AF, KF,EF三个参数才能确定MOS管的1/f特性. (至于公式的话, 大家到网上搜一下, 就有)

而要确定这三个参数, 需要在特定的电流Ids, Vds条件下, 求出1/f噪声特性.

假设我们设定Vds=1V, Ids在10uA-400uA,

下面我们来讲一下具体的步骤,

1)      先把Vds设定1V, 然后对Vgs sweep, 得出目标Ids的Vgs值

2)      然后把Vgs设定在上面得到的值上, 然后对Vds sweep一下, 在Vds目标处, 我们可以根据式(4)求出输出电阻rds.

3)      然后设定负载电阻, 一般电流大的时候, 电阻设的小点, 然后根据式(2)求出等效电阻Req.

4)      根据信号分析仪测出VdB值,根据式(1)转化为Vrms单位

5)      然后根据式(3) 就可求出输出电流噪声了,

怎么样, 讲的很详细了, 相信大家应该有个大概印象了吧.

如果大家还想球等效输入噪声,还需要求出MOS的gm值.

第二, 我们再谈谈测试的时候,需要注意环境噪声, 比如电灯的光噪声, 还有测试仪器的电源, 接地噪声. 根据我们的经验, 测试管子的接地非常脆弱, 要用厚实点的线把电源, 管子, 还有分析仪, 放大器等的地都相通.

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