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《新型微波晶體管噪聲機理與噪聲模型研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、電子科技大學(xué)UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA博士學(xué)位論文DOCTORALDISSERTATION（電子科技大學(xué)圖標(biāo)）論文題目新型微波晶體管噪聲機理與噪聲模型研究學(xué)科專業(yè)電磁場與微波技術(shù)學(xué)號200911020113作者姓名陳勇波指導(dǎo)教師徐銳敏教授萬方數(shù)據(jù)分類號密級注1UDC學(xué)位論文新型微波晶體管噪聲機理與噪聲模型研究（題名和副題名）陳勇波（作者姓名）指導(dǎo)教師徐銳敏教授電子科技大學(xué)成都（姓名、職稱、單位名稱）申請學(xué)位級別博士學(xué)科專業(yè)電磁場與微波技術(shù)提交論文日期2013年9月
2、論文答辯日期2013年11月學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)2014年1月答辯委員會主席肖開奇評閱人黃建，熊祥正，張勇，徐躍杭，汪邦金注1：注明《國際十進(jìn)分類法UDC》的類號。萬方數(shù)據(jù)RESEARCHONNOISEMECHANISMSANDMODELINGFORNEWTYPESOFMICROWAVETRANSISTORSADoctorDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:ElectromagneticFieldandMi
3、crowaveTechnologyAuthor:ChenYongboAdvisor:Prof.XuRuiminSchool:SchoolofElectronicEngineering萬方數(shù)據(jù)獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。作者簽名：日期：年月日論文使
4、用授權(quán)本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）作者簽名：導(dǎo)師簽名：日期：年月日萬方數(shù)據(jù)摘要摘要微波低噪聲放大器（LNA）的性能在很大程度上決定了整個接收機的靈敏度和動態(tài)范圍。而晶體管作為LNA的核心器件，對其噪聲特性的研究，對提升整個接收系統(tǒng)的性能具有重要意義。隨著半導(dǎo)體相
5、關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了許多新材料和新結(jié)構(gòu)的晶體管，推動著器件和電路性能不斷提高。目前傳統(tǒng)的硅基（Si）金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）的特征尺寸已經(jīng)進(jìn)入納米量級，衍生出多種新型的器件結(jié)構(gòu)形式，如多柵器件、無結(jié)型器件等。由于硅基納米MOSFET器件的制作工藝能與基帶、數(shù)字信號處理模塊的加工工藝相兼容，因而研究其噪聲特性，對采用最新節(jié)點的硅基互補金屬-氧化物-半導(dǎo)體（CMOS）工藝設(shè)計和實現(xiàn)低成本、高性能、高復(fù)雜度的片上集成系統(tǒng)（SoC）具有重要意義；另一方面，基于寬禁帶半導(dǎo)體材料GaN的高電子遷移率晶體管（HEMT）具
6、有耐壓性能好、功率密度大、熱導(dǎo)率高以及電子飽和速率大等優(yōu)點，因而成為半導(dǎo)體器件研究的又一熱點，研究其噪聲特性對研制超寬帶、高魯棒性、高動態(tài)范圍的微波低噪聲放大器有著重要意義。因此，為了促進(jìn)新型微波晶體管在低噪聲領(lǐng)域的應(yīng)用，為設(shè)計和生產(chǎn)高性能的微波低噪聲器件及其低噪聲放大器電路提供理論和技術(shù)支持，急需對其噪聲機理和噪聲模型進(jìn)行研究。本文在晶體管噪聲理論基礎(chǔ)上，針對硅基納米MOSFET和GaNHEMT器件的特點，分別采用物理基、半物理基和經(jīng)驗基的方法，對其噪聲特性進(jìn)行了研究。1.基于蒙特卡洛方法的硅基納米雙柵MOSFET物理基噪聲特性研究
7、針對硅基納米MOSFET器件噪聲機理尚不太明確的問題，本文采用物理基的量子蒙特卡洛（MC）方法來研究器件噪聲特性，該方法可以直接模擬器件中載流子的運動軌跡，從本征上描述噪聲的起源。根據(jù)隨機信號的統(tǒng)計學(xué)原理，采用相關(guān)函數(shù)求功率譜密度的方法，從MC方法得到的SiMOSFET端口瞬時電流波動中提取了柵極和漏極噪聲電流功率譜密度及其相關(guān)性，并計算了器件的噪聲參數(shù)，將計算結(jié)果同文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，驗證了該方法的準(zhǔn)確性；然后將該MC方法用于研究30nm柵長的硅基雙柵MOSFET器件的靜態(tài)、小信號和噪聲特性。結(jié)果表明，相比于單柵器件，雙柵MOSF
8、ET具有更強的柵極控制能力、更高的溝道電子密度，因此它表現(xiàn)出更大的輸出跨導(dǎo)（gm）和電壓增益（Avo），同時也顯示出更優(yōu)異的噪聲性能。2.基于蒙特卡洛方法的硅基納米無結(jié)型MOSFET物理基噪聲特性研究本文首次采用量子MC
