收藏本站
《西南科技大学》 2019年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于Boltzmann方程的纳米MOSFET高频噪声计算

彭小梅  
【摘要】:不同沟道长度的MOSFET器件的噪声机理是不同的,目前已探明工艺技术成熟的长沟道MOSFET的高频本征噪声机理为热噪声。但对于工艺技术有待进一步成熟的短沟道MOSFET新型器件而言,通过噪声计算等虚拟模拟手段预测其噪声扰动规律,对预评估器件性能和指导新型器件研发具有重要的意义。传统的半导体器件参数模拟工具主要采用漂移扩散模型和流体动力学模型,无法模拟沟道长度小于100的纳米器件的射频噪声性能。因此本文基于Boltzmann方程求解仿真计算了沟道长度为40纳米的MOSFET的本征漏极电流噪声的高频功率谱密度,并据此分析了其受抑制的散粒噪声特性。其中,Boltzmann方程求解是目前半导体器件小信号和噪声特性精确模拟的主流方法,虽然计算复杂,但计算精度远优于计算相对简单的Monte Carlo方法。本文工作包括以下三个方面:首先,明确了Boltzmann方程仿真求解MOSFET高频噪声原始数据的流程。具体包括:在Boltzmann方程的傅立叶谐波展开基础上,利用Newton迭代法稳态求解Boltzmann方程,获取器件的静态输出量,通过观察其直流特性,实现仿真分析有效性的初步验证;通过Boltzmann方程的频域求解,实现器件的小信号分析,从而进一步检验仿真分析的有效性;通过利用Langevin-Source算法求解Boltzmann方程,获取器件噪声的原始仿真数据。其次,利用所明确的器件噪声的仿真分析流程,模拟了40纳米MOSFET高频噪声的原始数据,并据此计算了其本征漏极电流噪声的高频功率谱密度。通过分析仿真计算的结果,初步认识到40纳米MOSFET在强反型区的高频噪声机理为受抑制的散粒噪声,并且散粒噪声的受抑制程度随着栅极电压的降低单调递减。最后,为了验证有关40纳米MOSFET强反型区下的高频噪声机理的仿真分析结果,研究了其噪声建模的实验方法。在分析40纳米MOSFET射频小信号等效电路参数提取结果的基础上,建立了该器件漏极电流噪声的简洁模型。该模型完整地表征了决定40纳米器件噪声机理的三个组成部分:本征漏极电流噪声、栅极管脚寄生电阻热噪声和栅漏衬底寄生电磁耦合噪声。噪声测量在验证所建模型准确性和精度的同时,还表明:40纳米MOSFET的本征漏极电流噪声为受抑制的散粒噪声,并且散粒噪声的受抑制程度随着栅极电压的降低单调递减。
【学位授予单位】:西南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TN386;O242.23

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张戈;冯程远;龚文波;李英骏;;粗糙元对单裂隙渗流影响的格子Boltzmann方法模拟及分析[J];中国科学:物理学 力学 天文学;2017年02期
2 余万;李春;朱玲;任杰;季云峰;施之皓;;采用格子Boltzmann方法研究不同环境温度对乒乓球运动轨迹影响[J];天津体育学院学报;2016年04期
3 吴子森;董平川;袁忠超;周阴国;曹耐;许佳良;;多孔介质流动及传热的格子Boltzmann方法研究[J];石油科学通报;2017年01期
4 张雪英;;格子Boltzmann方法在气泡模拟应用中的进展[J];太原学院学报(自然科学版);2017年01期
5 战洪仁;侯新春;曹颖;李雅侠;张先珍;;基于格子Boltzmann方法预测多孔介质的渗透率[J];沈阳化工大学学报;2017年01期
6 赵志刚;张永波;赵同彬;谭云亮;;基于格子Boltzmann的煤岩渗透率研究方法[J];煤矿安全;2016年04期
7 Burenmandula;Ying-chun ZHAO;AQILALTU;;Two-Particle Boltzmann H-theorem[J];Acta Mathematicae Applicatae Sinica;2015年03期
8 金开文;张国雄;胡平;卿山;王华;伍祥超;田振伟;;基于格子Boltzmann方法的泊肃叶流数值研究[J];工业炉;2015年04期
9 Shu Chang;Wang Y;Yang L M;Wu J;;Lattice Boltzmann Flux Solver:An Efficient Approach for Numerical Simulation of Fluid Flows[J];Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics;2014年01期
10 王世博;唐桂华;叶培兴;陶文铨;;微多孔介质非牛顿流体格子Boltzmann模拟[J];工程热物理学报;2012年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵建林;姚军;杨永飞;王金伟;张磊;孙海;;基于格子Boltzmann方法研究吸附性对页岩气流动的影响[A];第九届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2016年
2 冉政;陈健;;关于格子Boltzmann方法的几个问题[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
3 房亮;李孝伟;房正;;基于控制理论和格子Boltzmann方法的气动优化设计[A];第八届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2014年
4 张传虎;徐小蓉;孙其诚;金峰;;自由表面颗粒流的Lattice Boltzmann三维模拟[A];2014颗粒材料计算力学会议论文集[C];2014年
5 沈志恒;陆慧林;;基于格子-Boltzmann方法运动颗粒群曳力系数的数值研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
6 刘加利;张继业;张卫华;;基于格子Boltzmann方法的运动物体绕流研究[A];第十四届全国非线性振动暨第十一届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集与会议议程[C];2013年
7 Yu CHEN;Shulong TENG;Hirotada OHASHI;;On the Lattice Boltzmann Modeling of Multi-Phase Flows[A];Genetic Algorithm and Its Application to Physics, Life Science and Engineering--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];1999年
8 Chunchun Li;Jun Li;;Collaborative Filtering Based on Dual Conditional Restricted Boltzmann Machines[A];第36届中国控制会议论文集(G)[C];2017年
9 冯士德;;多种粒子相耦合的格子Boltzmann模型[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
10 冯士德;;多组份流体的格子模型Boltzmann[A];第十四届全国水动力学研讨会文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭秀娅;多组分气体输运的广义迁移格子Boltzmann模型及其应用研究[D];华中科技大学;2019年
2 罗康;电热对流格子-Boltzmann模拟及稳定性分析[D];哈尔滨工业大学;2017年
3 徐磊;格子Boltzmann方法及其并行算法研究[D];上海大学;2018年
4 乔龙;基于液滴热流体动力学的多相流体格子Boltzmann模型及应用研究[D];重庆大学;2018年
5 杨波;非等温颗粒液滴悬浮流的格子Boltzmann模拟[D];华中科技大学;2018年
6 王会利;多相流体流动与传热的相场格子Boltzmann方法研究[D];华中科技大学;2018年
7 吴家阳;发展浸没边界-格子Boltzmann方法模拟水电工程流场[D];武汉大学;2018年
8 王政道;基于格子Boltzmann方法的对流换热的数值研究[D];上海大学;2018年
9 单锋;格子Boltzmann方法在高强度聚焦超声建模中的应用研究[D];南京大学;2017年
10 李凯;可压缩格子Boltzmann方法研究[D];西北工业大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 彭小梅;基于Boltzmann方程的纳米MOSFET高频噪声计算[D];西南科技大学;2019年
2 李雪梅;玻色—爱因斯坦凝聚动力学的格子Boltzmann方法及应用研究[D];华中科技大学;2019年
3 汪响;固体材料表面带移动接触线两相流问题的格子Boltzmann数值模拟[D];华中科技大学;2019年
4 高云龙;几类非线性偏微分方程的格子Boltzmann模型研究[D];北方民族大学;2019年
5 罗诉舟;基于格子Boltzmann理论的多孔介质内酸岩非均相流动反应研究[D];西南石油大学;2018年
6 梁力;基于格子Boltzmann的页岩气微尺度流动机理研究[D];西南石油大学;2018年
7 汪祥;介电液体电热对流的介观格子-Boltzmann模拟[D];哈尔滨工业大学;2018年
8 王元凯;基于格子Boltzmann方法的流动与多孔介质换热研究[D];郑州大学;2018年
9 雷娟霞;一类非线性偏微分方程的格子Boltzmann方法及其数值模拟[D];北方民族大学;2018年
10 范兴欢;基于格子Boltzmann方法的柔性管道内声传播数值模拟研究[D];大连理工大学;2018年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026