MOS晶體管弱反型和感應柵噪聲工作原理及其特性解析

強反型

工作在弱反型區的晶體管，像在強反型時所表現的一樣,噪聲電流的功率譜密度曲線中呈現出一“平直”部分（圖8.25）在某些處理方法中，認為和強反型時一樣，這是由熱噪聲引起的（另一種散彈噪聲的假設將在后面討論），基于別處給出的證明，可以認為式（8.5.16）對弱反型區也有效，這樣便可導出弱反型時的功率譜密度表達式。MOS晶體管弱反型，MOS晶體管感應柵噪聲。從式（7.4.36）可得QI，現在重寫于下：

溝道源端和漏端處的單位面積反型層電荷的表達式曾在4.6節中導出。把這些表達式，代入上式并在結果式中再代入電流表達式（4.6.16），不難得到

其中I′D是ID-VDS曲線的平直部分（VDS＞5Φt）的電流。把上式代入式（8.516（認為它仍然有效），并回想起Φt=kT/q，其中q是電子電荷，可得到

對于大的VDS的值，（＞5Φt），此式簡化為2qIDΔf。在推導上面的結果時，雖然我們已假設存在的是熱噪聲，但是如果假設是所謂散彈噪聲，則所得到的均放值將完全相，散彈噪聲與因載流子跨越勢壘（例如，載流子從源到溝道）而產生的直流電流有關，是由于電荷到達的不連續性引起的。MOS晶體管弱反型，MOS晶體管感應柵噪聲?？梢宰C明散彈噪聲的功率譜密度為2qI，其中I是直流電流。這樣，在弱反型區，不論假設存在熱噪聲還是散噪聲，都得到相同的結果。這就導致了某些爭論，即弱反型時，兩類噪聲中到底實際存在哪一類噪聲。

利用式（8.5.19），可以和前面一樣，定義一個等效輸入噪聲電壓。弱反型時gm=ID/（nΦt），于是可以證明

令上式等于4kTRnΔf，可以證明等效輸入噪聲電阻Rn為

感應柵噪聲

基于溝道中電勢的隨機漲落獲得了上面的結果，這些漲落通過氧化層電容會耦合到柵端，并且，即使在所有外部電壓都不變的情況下，也可在柵端“感應”出一微小的噪聲電流。對于高到約為ω_o的頻率，已經算出飽和區忽略襯底效應時的感應柵電流的功率譜密度（固定VGS）近似為20kTf²C²Ox/gm，飽和。在V′DS之下再減小VDS可平滑地減小這一噪聲電流，該噪聲電流具有的功率譜密度約是在VDS=0的飽和情況下，功率譜密度值餓0.7倍。MOS晶體管弱反型，MOS晶體管感應柵噪聲。對于這一表達式的有效區內的那些頻率，感應柵電流是很小的。

基于通過耗盡區電容能把溝道隨機電勢漲落耦到徹底這樣一種觀點，也可規定感應襯底噪聲電流。

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