MOS晶体管自身产生的噪声中，特别重要的是热噪声和闪烁噪声
信息来源：本站 日期：2017-08-16
MOS晶体管自身产生的噪声中，特别重要的是热噪声和闪烁噪声（1／f噪声）。
电子在电阻巾作随机运动，因此电阻的两端会产生噪声电压，这种噪声电压称为热噪声。MOS晶体管的沟道具有电阻成分，所以会产牛热噪声。
如图1. 34(a)所示，MOS晶体管的热噪声可以用不含热噪声的MOS晶体管以及与栅极连接的电压源束表示。这时，强反型的饱和区中MOS晶体管的热噪声
用下式表示：
式中，R为波尔兹曼常数（1. 38X10-23.]/K）；T为绝对温度，△f为带宽；gm为MOS晶体管的跨导。
频谱密度ν2nt△与频率没有关系，是一定的，显示出白噪声特性。
图1. 34(b)是用与不含热噪声的M()S晶体管并联电流源表示的热噪声模型。这时MOS晶体管的热噪声电流由下式出：
MOS晶体管的热噪声频谱密度ν2nt／△与频率没有关系，是一定的，显示出白噪声特性。
OP放大器IC等商品中，噪声电压νnt或噪声电流int往往是作为每Hz值表示的。不过可以看iH，给Hi的是式(1.22)或者式(1.23)平方根。
所谓闪烁就是起伏的意思。闪烁噪声与频率的倒数（]/f）成比例，所以也称为1/f噪声。这种噪声起伏的起因主要来自两方面。
在Si晶体内部相邻原子是靠电子共有的共价键结合起来的。但是在Si与SiO2的界面上，存在没有构成共价键的悬挂键。这些悬挂键俘获电子或者释放电子的过程是随机地反复进行的，因此使漏极电流产生起伏，这就是载流子数目的起伏。
如图1. 35所示，MOS晶体管1/f噪声可以用不含噪声的MOS晶体管以及接在栅极上的电压源来表示，这时栅极换算噪声电压tνnf用下式给出：
式中，K1是噪声系数。
裁流子与起伏的品格之间的相互作用，被认为是载流子迁移率发生起伏的原因，这叫做迁移率起伏。这种迁移率起伏引起的栅极换算噪声电压νnf用下式表示：式中，K2是与VGS有依赖关系的噪声系数(与前面的K1的单位不相同)。
NMOS晶体管巾载流子的起伏是主要的，而PMOS晶体管中迁移率的起伏处于支配地位。不论哪种场合，]／f噪声都与频率f以及MOS晶体管的面积(WXL)成反比。
n+多晶硅栅的NMOS晶体管中，在Si/Si02界面附近的Si表面上会产生沟道，叫做表面沟道。而n+多晶硅栅的PMOS晶体管，在离开Si/SiO2界面附近的Si内部会产生沟道，这叫做埋入沟道。
表面沟道晶体管中载流子比较容易被存在于Si/Si02界面上的界面能级俘获，而埋人沟道晶体管中的沟道距离Si/Si0：界面比较远，所以俘获载流子比较困难。
因此，一般来说，PMOS晶体管的1／f噪声要比尺寸相同的NMOS晶体管小。
同时考虑热噪声和1／f噪声时，MOS晶体管的噪声电压可表示为
图1. 36示出其噪声频谱密度的频率特性。
MOS晶体管的1／f噪声比双极晶体管大，所以如何抑制l／f噪声对于CMOS模拟电路就非常重要。降低MOS晶体管的1／f噪声的方法可以归纳为以下几点：
(])增大MOS晶体管的面积(WXL)。
(2)对于电路的噪声特性影响大的晶体管（例如差动放大电路的输入差动对），采用PMOS晶体管。
(3)单位面积栅电容大的晶体管的l／f噪声小。就是说减薄栅氧化膜的厚度，有利于降低l/f噪声。
