电子器件会有不同类型的噪声源,包括热噪声、白噪声和1/f噪声。1/f噪声是低频电子噪声,其电流(ISD)或功率(PSD)频谱密度与频率成反比,见下图典型噪声谱,前面是1/f噪声,大小和频率相反,后面是白噪声,均匀分布。由于1/f噪声反映了器件的质量、可靠性等参数 , 其研究越来越为人们所重视。
1/f噪声测试直播回顾
1/f噪声测试
测试方法
为确定器件的1/f噪声,我们通常要测量电流相对于时间的关系,然后通过快速傅立叶变换(FFT)把数据转换到频域。为保证准确性,仪器本身噪声必须小于DUT噪声,所以测试方案推荐使用能测试极小电流的4200A-SCS。
源测量单元(SMU)和脉冲测量单元(PMU)是泰克4200A-SCS的两个模块,其在时域中测量及提供电流和电压。SMU和PMU以恒定速率获得测量数据,使用Clarius软件内置的FFT功能将时域电流数据转换成频域中的参数,完成1/f噪声测试。4200A-SCS拥有完整的测试库,可以方便地进行1/f噪声测试。
测试的频率范围和精度
1/f噪声的最低频率由测试总时间决定,Bwmin=1/T, 这里T是测试总时间,比如T是100秒,则测试的最小频率是10m Hz;1/f 噪声的最高频率由采样率决定,BWmax=1/dt,这里dt是指采样间隔时间,1/f噪声测试要求测试采样间隔时间是固定的,比如采样率是1024S/s,则测试的最大频率是512Hz。
4200A的SMU和PMU都可以用于1/f噪声测试,SMU噪声要比PMU小,但SMU的电流测量速度要比PMU慢,因此最高测试频率SMU可以到80Hz以上,但PMU可以达到1KHz以上。所以实际测试时,要根据测试精度和最高测试频率来决定使用SMU还是PMU进行测试,也可利用SMU和PMU各自的优点组合使用。
使用SMU和PMU测量1/f噪声
我们可以根据DUT的情况选择两端口或三端口测试,也可以根据测试的精度和测试频率范围,选择使用SMU还是PMU,甚至两者的组合进行测试;以SMU为例,SMU1连接到栅极,给栅极加电压,SMU2连接到漏极,给漏极加电压,测量漏极电流:
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Test和Project
4200A集成了多个Test,只需要进行简单参数修改即可直接使用;使用SMU可以在Clarius软件里搜索“smu-isd”,使用PMU可以直接在软件里搜索“pmu-isd”,三端口测试可以在软件里搜索“mosfet-isd”;为方便使用,可以将两端口、三端口,以及SMU、PMU各种测试Test集合组成一个Project,根据不同测试精度和测试频率选择使用;
1/f噪声测试方案
■4200A主机及Clarius软件
■两个SMU+两个4200-PA
■(可选)一个PMU+两个RPM
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泰克方案优势
• 10fA小电流测试能力
• Clarius软件自带isd test,操作方便
• 不同模块组合测试1/f噪声,优化速度与精度
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原文标题:干货分享 | 1/f噪声测试方案详解(附直播回顾)
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