CMOS反相器低频噪声模型及可靠性表征研究

陈晓娟,陈东阳,吴 洁

(1.长春理工大学电子信息工程学院,吉林长春 130022;2.东北电力大学信息工程学院 吉林吉林 132012; 3.北华大学电气信息工程学院 吉林吉林 132013)



CMOS反相器低频噪声模型及可靠性表征研究

陈晓娟1,陈东阳2,吴 洁3

(1.长春理工大学电子信息工程学院,吉林长春 130022;2.东北电力大学信息工程学院 吉林吉林 132012; 3.北华大学电气信息工程学院 吉林吉林 132013)

为了表征CMOS反相器的可靠性,从其负载电流和输出电压的特性入手,详细推导了一种基于载流子波动理论的低频噪声模型,并由实验数据验证了模型的准确性.由实验结果可知,负载电流功率谱密度随频率的增加而减小,遵循1/f噪声的变化规律;得到了负载电流归一化噪声功率谱密度与器件尺寸的关系.通过深入研究1/f噪声与界面态陷阱密度的关系,验证了1/f噪声可用于表征CMOS反相器的可靠性,证明了噪声幅值越大,器件可靠性越差,失效率显著增大,为评价CMOS反相器的靠性提供了一种可行及有效的方法.

COMS反相器;低频噪声;可靠性;缺陷

1 引言

CMOS反相器是构成数字超大规模集成电路的基本单元,由P沟道和N沟道两个增强型MOS管串联组成,在电路中由它构成的逻辑非门或静态随机存取存储器具有静态功耗极低、抗干扰能力强、电源利用率高、输入阻抗大、带负载能力强等优点.目前在精密数字元件(如锁存器、数据选择器、译码器和状态机等)、整形、隔离、放大驱动、音频放大等领域等都有着广泛的应用.随着制程……