MOS晶體管均方噪聲和功率譜密度與頻率典型關系曲線

迄今為止都假設只有當一個或多個端電壓隨時間變化時，MOS晶體管的漏端電流才隨時間變化。然而，情況不完全是這樣；仔細檢測電流發現了稱之為噪聲的微小起伏，無論外部施加電壓與否，這種起伏總是存在。當晶體管是某一模擬電路的一部分時，這些起伏會干擾弱信號，因此預測噪聲扣盡可能減小噪聲的各種方法是非常重要的。由于這一原因，MOS晶體管中的噪聲問題在文獻中已有廣泛的論述。MOS晶體管均方噪聲和功率譜密度。本節致力于這一問題的討論。我們已把處理噪聲問題作為小信號建模討論的一部分，因為在某種意義上，噪聲是在器件內部所產生的小信號，并且可在本章已導出的小信號等效電路中適當添加一些元件來模擬。

均方噪聲和功率譜密度

考慮一個具有直流偏置電壓的晶體管，如圖8.24a所示?？偟穆┒穗娏骺杀硎緸?/span>

其中ID是理想的(偏置)電流，in(t)如圖8.24b所指出的那樣是噪聲分量。當然在給定時刻t時的in(t)之值是無法預測的。但是，我們可以轉而討論表征in(t)特性的某些度量方法。MOS晶體管均方噪聲和功率譜密度。在噪聲研究工作中，這些量度是均方值，記作，和均方根(rms)值。測量這些量時，可見噪聲的總量取決于測量儀器的帶寬Δf。一個普通測量包含一個非常窄的帶寬Δf。我們將用表示在該帶寬之內的電流噪聲分量的均方值。比值稱為噪聲電流的功率譜密度，它的單位是A²／Hz。但常用功率譜密度的平方根，單位是，來代替功率譜密度。同理，  對于噪聲電壓υn，  也可采用作為功率譜密度(單位是V²／H)或它的平方根(單位是)。

MOS晶體管在強反型時，噪聲電流功率譜密度的典型曲線示于圖8.25，其中坐標軸的標度為log-log?？梢赞q認出兩個有區別的頻率區，每一區域中的噪聲特性是不同的。這兩個區域可以認為由“轉折頻率”fc分開。這一頻率通?？蔀閹缀盏綆装偾Ш?。

在高頻區占優勢的那類噪聲稱為熱噪聲，并將在8.5.3節中考慮。相應的噪聲電流分量用it表示。MOS晶體管均方噪聲和功率譜密度。在低頻區占優勢的噪聲稱為1／f噪聲，因為由這類噪聲所產生的電流功率譜密度實際上與1／f成正比(8.5.4節)。由1／f噪聲引起的電流分量記作if。噪聲分量it和if是互不相關的。由于這一原因，總的均方值將是各個均方值之和。這樣

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