光电耦合器件低频噪声特性与可靠性老化研究

在宽的输入偏置电流范围条件下,开展了光电耦合器件低频噪声特性测试与功率老化和高温老化的可靠性试验研究。结果表明,光电耦合器件的低频噪声主要是内部光敏晶体管1/f噪声,并随输入偏置电流的增大呈现先增大后减小的规律,这与器件的工作状态密切相关。功率老化试验后,高输入偏置电流条件下的低频噪声有所增大,这归因于电应力诱发的有源区缺陷。高温老化试验后,整个器件线性工作区条件下的低频噪声都明显增大,说明温度应力能够更多地激发器件内部的缺陷。相对于1/f噪声幅度参量,低频噪声宽带噪声电压参量可以更灵敏准确地进行器件可靠性表征。     

台面型InGaAs探测器暗电流及低频噪声研究

制备了一系列不同面积的台面型InGaAs红外探测器,通过周长面积比(P/A)的变化分析了器件的暗电流机制及低频噪声性能。结果表明,在现有的材料和工艺水平下,台面边缘和体内的产生复合电流都在总暗电流中占了较大部分。对测试结构器件的低频噪声测量表明,在反偏下,器件表现出明显的1/f噪声;由于边缘产生复合电流对小尺寸器件的影响大,其产生的噪声使得器件总噪声变大。这些结果表明,以后的工艺改进应注重减少边缘电流和体内产生复合电流。     

光电耦合器电流传输比的噪声表征

光电耦合器中可俘获载流子的陷阱密度是影响其电流传输比(CTR)的重要因素,并与器件可靠性有密切关系.在器件内部的多种噪声中,1/f噪声可有效地表征器件陷阱密度.本文在研究光电耦合器工作原理以及1/f噪声理论的基础上,建立了光电耦合器的CTR表征模型和1/f噪声模型.在输入电流宽范围变化的条件下,测量了器件的电学噪声和CTR变化,实验结果验证了以上模型的正确性.将CTR模型与噪声模型相结合,得到了CTR与1/f噪声之间的关系.此关系应用于对光电耦合器辐照实验结果的分析,实验结果与理论得到的结论一致.理论与实验结果表明,噪声幅值越大,电流指数越接近于2,则器件的可靠性越差,相同工作条件下CTR的老化衰减量越大,其失效率显著增大.从而证明噪声可表征光电耦合器的CTR并能准确地反映器件的可靠性.     

光电耦合器电流传输比的噪声表征

光电耦合器中可俘获载流子的陷阱密度是影响其电流传输比(CTR)的重要因素,并与器件可靠性有密切关系.在器件内部的多种噪声中,1/f噪声可有效地表征器件陷阱密度.本文在研究光电耦合器工作原理以及1/f噪声理论的基础上,建立了光电耦合器的CTR表征模型和1/f噪声模型.在输入电流宽范围变化的条件下,测量了器件的电学噪声和CTR变化,实验结果验证了以上模型的正确性.将CTR模型与噪声模型相结合,得到了CTR与1/f噪声之间的关系.此关系应用于对光电耦合器辐照实验结果的分析,实验结果与理论得到的结论一致.理论与实验结果表明,噪声幅值越大,电流指数越接近于2,则器件的可靠性越差,相同工作条件下CTR的老化衰减量越大,其失效率显著增大.从而证明噪声可表征光电耦合器的CTR并能准确地反映器件的可靠性.     

20 nm金属氧化物半导体场效应晶体管的噪声特性分析北大核心CSCD

传统短沟道的纳米MOSFET噪声主要为受抑制的散粒噪声,其次为热噪声;在建立器件的噪声模型时,并没有考虑栅极噪声源与源极噪声源二者之间的电荷耦合,其耦合效应会形成互相关噪声。实验测试了20 nm MOSFET的噪声,结果分析得到短沟道MOSFET的噪声主要为散粒噪声、热噪声和互相关噪声。其次,根据MOSFET的器件物理结构及特性推导了纳米MOSFET的互相关噪声公式。在此基础上,比较受抑制的散粒噪声、热噪声和互相关噪声随沟道长度、温度、源漏电压和栅极电压的变化关系,所得结论有助于提高MOSFET器件的工作效率、可靠性及寿命。     

电应力对GaAlAs红外发光二极管低频噪声的影响

在宽范围偏置条件下,测量了电应力前后GaAlAs红外发光二极管（IRED）的低频噪声,发现应力前后1／f噪声随偏置电流变化的规律没有改变,但应力后1／f噪声幅值比应力前增加大约i00倍。基于载流子数和迁移率涨落的理论分析表明,GaAlAs IRED的1／f噪声在小电流时反映体陷阱特征,大电流时反映激活区陷阱特征,1／f噪声的增加归因于电应力在器件有源区诱生的界面陷阱和表面陷阱,因而,1／f噪声可以用来探测电应力对该类器件有源区的潜在损伤。     

低噪声、宽带调谐光接收机的分析与设计

通过对最优噪声匹配网络的分析,提出了光接收机的设计方法。它基于噪声系数概念和宽带匹配理论,同时引入了等效输入热噪声电流的概念。由于在分析过程中直接利用有源器件的噪声参数(最小噪声系数、噪声阻抗和最佳源阻抗),这种设计方法是很精确的。通过分析,确定了调谐网络噪声匹配的一般条件,其目标是使光接收机获得最小等效输入噪声电流。     

短沟道MOSFET散粒噪声测试方法研究

针对MOSFET散粒噪声难以测量的特点,提出了一种低温散粒噪声测试方法。在屏蔽环境下,将被测器件置于低温装置内,有效抑制了外界电磁波和热噪声的干扰,采用背景噪声足够低的放大器以及偏置器、适配器等,建立低温散粒噪声测试系统。应用本系统对短沟道MOSFET器件进行噪声测试,分析该器件散粒噪声的特性。     

光电耦合器件g-r噪声模型

在宽范围偏置条件下,测量了光电耦合器件的g-r(产生-复合)噪声.实验结果表明,随着偏置电流的增加,g-r噪声逐渐向高频移动,其噪声幅值呈现先增加后减小的变化规律.通过测量前级噪声和后级噪声,发现光电耦合器件g-r噪声来源于后级的光敏三极管.基于载流子数涨落机制,建立了一个光电耦合器件g-r噪声的定量分析模型.实验结果和本文模型符合良好.     

低噪声、宽带调谐光接收机的分析与设计

通过对最优噪声匹配网络的分析，提出了光接收机的设计方法。它基于噪声系数概念和宽带匹配理论，同时引入了等效输入热噪声电流的概念。由于在分析过程中直接利用有源器件的噪声参数(最小噪声系数、噪声阻抗和最佳源阻抗)，这种设计方法是很精确的。通过分析，确定了调谐网络噪声匹配的—般条件，其目标是使光接收机获得最小等效输入噪声电流。