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《西安电子科技大学》 2007年
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中低阻样品噪声测试技术研究

李百锁  
【摘要】: 低频噪声测量作为电子元器件可靠性评价与筛选的新手段,已经越来越得到人们青睐。随着低频噪声基础理论研究的不断深入及噪声测量技术水平的提高,低频噪声的研究与应用领域越来越宽。以阻性无源元件为代表的中低阻器件,由于器件阻抗较小,在实际噪声信号测量中,相对于使用MΩ级输入阻抗放大器的测量系统,将使得放大器噪声系数明显增大,信号传递过程中的信噪比恶化更为严重,导致测试系统背景噪声明显增大。这种情况下,对于噪声信号极为微弱的中低阻器件,如何准确提取出样品中的噪声信号成为当前中低阻器件低频噪声研究与应用的当务之急。 本文在详细分析中低阻器件噪声测量实验中阻抗特性及噪声幅度的基础上,进行了中低阻样品噪声测量技术方面的研究。取得了以下研究结果: 1、详细分析了影响中低阻器件噪声信号测量的三大因素:阻抗匹配、背景噪声、及系统测量精度。对于中低阻样品上噪声电压信号的测量,样品源阻抗与放大系统输入阻抗采用的是电压匹配方式,应该使放大器输入阻抗远大于被测量样品源阻抗,以便测量样品上的噪声电压呈现最小的压降损失。但是,放大器输入阻抗又不能无限增大,过大的输入阻抗导致放大器噪声系数增大,信号传递过程中的信噪比恶化更为严重。致使放大器背景噪声增大,从而不利于中低阻样品上微弱噪声信号的测量。系统测量精度的提高同样有助于微弱噪声信号的测量,这主要取决于放大系统增益和采集模块精度的提高。 2、针对以上分析,设计并实现了利用双放大器串联实现信号放大的中低阻样品噪声测试系统。通过选择具有低输入阻抗(1kΩ)、超低背景噪声(功率谱密度等级大约为10-18V2/Hz)的前置放大器作为放大系统第一级放大,可以解决测试系统的阻抗匹配及背景噪声问题,第二级放大通过选用高增益放大器提高了测试系统的测量精度。并且,文中给出了该系统的应用规范。 3、通过各种实验对测试系统的技术指标进行了验证。实验表明:该测试系统可以实现对于阻抗范围在20Ω~100Ω之间的中低阻样品噪声信号的准确测量,系统等效输入背景噪声低至10-18V2/Hz,对于噪声电压的测量精度可以达到1nV。同时,文中还讨论了外部环境干扰对测试结果的影响。 4、本文中还给出了两个具体的样品噪声测试实例:金属互连老化过程噪声测试及低阻厚膜电阻样品噪声测试。实验表明:该测试系统可以很好的实现对于样品低频噪声信息的准确提取。测试过程中,系统的白噪声幅度始终保持稳定。通过实验,我们证明了该测试系统优异的性能指标并展现了其良好的应用前景。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN606

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【引证文献】
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