一种测量MOS器件闪烁噪声的装置的制作方法

本技术涉及一种半导体器件的测量电路，特别是涉及一种mos器件的测量电路。

背景技术：

1、闪烁噪声(flicker noise)是一种电子噪声的类型，具有1/f的功率谱密度(powerspectral density)，其中f表示频率。闪烁噪声是评估电子元器件性能的重要手段，除了在低噪声的环境中进行测试外，如何改进测试方法实现更加精确的测量具有十分重大的意义。

2、mos器件是指mosfet(metal–oxide–semiconductor field-effect transistor，金属氧化物半导体场效晶体管)，mos器件的闪烁噪声较为重要。现有的测量mos器件的闪烁噪声的方法主要包括以下三种。

3、第一种是直接测量法，是通过直接测量mos晶体管的闪烁噪声来确定其质量。该方法可以提供对mos晶体管质量的详细评估，但是需要使用非常昂贵的测量仪器和长时间的测试过程，测量成本和时间成本高。

4、第二种是基于当前噪声的间接检测法，是利用mos晶体管中电流的总噪声来推断出其中闪烁噪声的大小。该方法比直接测量法更经济，但无法提供完整的mos晶体管参数信息，例如无法提供关于mos晶体管的输出阻抗的信息。

5、第三种是间接衍生法，是通过间接推断从mos晶体管中得出闪烁噪声的大小。例如，在进行功率谱密度分析时，通过比较与mos晶体管相关的频带的噪声级别，推断出其闪烁噪声的大小。该方法的结果较为不准确。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是提出一种能够对mos器件的闪烁噪声进行精确测量的电路，并且在测量成本和耗费时间方面优于直接测量法。

2、为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种测量mos器件闪烁噪声的装置，包括待测mos晶体管、输入偏置驱动电路和后端噪声信号处理电路。所述输入偏置驱动电路为待测mos晶体管提供直流偏置电压，以使待测mos晶体管处于线性工作区域内；所述输入偏置驱动电路包括为待测mos晶体管的栅极提供直流偏置电压的栅极驱动支路；所述栅极驱动支路包括由多个电容串联接地构成的电容分压单元、开关五；所述开关五是一个单刀多掷开关，多个掷分别连接到电容分压单元中的不同位置，开关五的不同闭合状态为待测mos晶体管的栅极提供不同的栅极电压值。所述后端噪声信号处理电路连接到待测mos晶体管的目标位置，用来测量和分析待测mos晶体管的目标位置的闪烁噪声；所述后端噪声信号处理电路包括依次连接的隔直器、低噪声电流前置放大器和动态信号分析仪；隔直器用来将待测mos晶体管的目标位置与电路其他部分隔离开来；低噪声电流前置放大器将待测mos晶体管的目标位置的电压信号转换为相应的电流信号，同时将目标位置的电流信号放大；动态信号分析仪采集到放大后的目标位置的电流信号，对输入信号进行采样，对闪烁噪声信进行分析和自动化测量。

3、进一步地，当所述目标位置是漏极或栅极时，待测mos晶体管的源极接地；所述输入偏置驱动电路还包括为待测mos晶体管的漏极提供直流偏置电压的漏极驱动支路。

4、进一步地，所述栅极驱动支路包括依次连接的栅极电源、开关一、电容分压单元、开关五、开关二，最终连接待测mos晶体管的目标位置；开关一是一个单刀双掷开关，或者连接栅极电源，或者连接电阻一；电阻一接地，为电容分压单元中的各电容提供了一条电容放电通道；开关二是一个单刀单掷开关，决定是否为待测mos晶体管的栅极提供栅极偏置电压。

5、进一步地，电容四与栅极电源并联，为栅极电源提供滤波。

6、进一步地，所述漏极驱动支路包括依次连接的漏极电源、开关三、电感一、开关四，最终连接待测mos晶体管的漏极；电感一用来稳定电源输入、过滤高频杂波；开关四是一个单刀双掷开关，或者连接待测mos晶体管的漏极，或者连接电阻二与电容六的并联单元；电阻二与电容六的并联单元接地，用来在开关四断开与待测mos晶体管的漏极的连接后再次连接时减少电感一的稳定时间。或者，开关四改为一个单刀单掷开关，此时删除电阻二与电容六的并联单元。

7、进一步地，电容五与漏极电源并联，为漏极电源提供滤波。

8、进一步地，当所述目标位置是源极时，待测mos晶体管的漏极接地；所述输入偏置驱动电路还包括为待测mos晶体管的源极提供直流偏置电压的源极驱动支路。

9、进一步地，所述源极驱动支路包括依次连接的源极电源、开关三、电感一、开关四，最终连接待测mos晶体管的源极；电感一用来稳定电源输入、过滤高频杂波；开关四是一个单刀双掷开关，或者连接待测mos晶体管的漏极，或者连接电阻二与电容六的并联单元；电阻二与电容六的并联单元接地，用来在开关四断开与待测mos晶体管的源极的连接后再次连接时减少电感一的稳定时间。或者，开关四改为一个单刀单掷开关，此时删除电阻二与电容六的并联单元。

10、进一步地，所述动态信号分析仪对于市电频率处进行去除或平滑处理。

11、进一步地，各开关元件采用继电器，并通过soc、fpga、单片机、上位机、pc机的任意一种或多种自动控制各开关元件的闭合、断开，实现在动态开关条件下测试mos器件的闪烁噪声，以及测试不同开关频率下mos器件所产生的闪烁噪声的值。

12、本实用新型提出的闪烁噪声测量装置采用电容分压的方式为待测mos晶体管的栅极提供偏置电压，能够稳定栅极电压，并且减小了栅极闪烁噪声及其他噪声输入对于整个测试系统的影响。

技术特征：

1.一种测量mos器件闪烁噪声的装置，其特征是，包括待测mos晶体管、输入偏置驱动电路和后端噪声信号处理电路；

2.根据权利要求1所述的测量mos器件闪烁噪声的装置，其特征是，当所述目标位置是漏极或栅极时，待测mos晶体管的源极接地；所述输入偏置驱动电路还包括为待测mos晶体管的漏极提供直流偏置电压的漏极驱动支路。

3.根据权利要求2所述的测量mos器件闪烁噪声的装置，其特征是，所述栅极驱动支路包括依次连接的栅极电源、开关一、电容分压单元、开关五、开关二，最终连接待测mos晶体管的目标位置；开关一是一个单刀双掷开关，或者连接栅极电源，或者连接电阻一；电阻一接地，为电容分压单元中的各电容提供了一条电容放电通道；开关二是一个单刀单掷开关，决定是否为待测mos晶体管的栅极提供栅极偏置电压。

4.根据权利要求3所述的测量mos器件闪烁噪声的装置，其特征是，电容四与栅极电源并联，为栅极电源提供滤波。

5.根据权利要求2所述的测量mos器件闪烁噪声的装置，其特征是，所述漏极驱动支路包括依次连接的漏极电源、开关三、电感一、开关四，最终连接待测mos晶体管的漏极；电感一用来稳定电源输入、过滤高频杂波；开关四是一个单刀双掷开关，或者连接待测mos晶体管的漏极，或者连接电阻二与电容六的并联单元；电阻二与电容六的并联单元接地，用来在开关四断开与待测mos晶体管的漏极的连接后再次连接时减少电感一的稳定时间；

6.根据权利要求5所述的测量mos器件闪烁噪声的装置，其特征是，电容五与漏极电源并联，为漏极电源提供滤波。

7.根据权利要求1所述的测量mos器件闪烁噪声的装置，其特征是，当所述目标位置是源极时，待测mos晶体管的漏极接地；所述输入偏置驱动电路还包括为待测mos晶体管的源极提供直流偏置电压的源极驱动支路。

8.根据权利要求7所述的测量mos器件闪烁噪声的装置，其特征是，所述源极驱动支路包括依次连接的源极电源、开关三、电感一、开关四，最终连接待测mos晶体管的源极；电感一用来稳定电源输入、过滤高频杂波；开关四是一个单刀双掷开关，或者连接待测mos晶体管的漏极，或者连接电阻二与电容六的并联单元；电阻二与电容六的并联单元接地，用来在开关四断开与待测mos晶体管的源极的连接后再次连接时减少电感一的稳定时间；

9.根据权利要求1所述的测量mos器件闪烁噪声的装置，其特征是，所述动态信号分析仪对于市电频率处进行去除或平滑处理。

10.根据权利要求1所述的测量mos器件闪烁噪声的装置，其特征是，各开关元件采用继电器，并通过soc、fpga、单片机、上位机、pc机的任意一种或多种自动控制各开关元件的闭合、断开，实现在动态开关条件下测试mos器件的闪烁噪声，以及测试不同开关频率下mos器件所产生的闪烁噪声的值。

技术总结
本技术公开了一种测量MOS器件闪烁噪声的装置。输入偏置驱动电路为待测MOS晶体管提供直流偏置电压，以使待测MOS晶体管处于线性工作区域内。输入偏置驱动电路包括为待测MOS晶体管的栅极提供直流偏置电压的栅极驱动支路；所述栅极驱动支路包括由多个电容串联接地构成的电容分压单元、开关五；开关五是一个单刀多掷开关，多个掷分别连接到电容分压单元中的不同位置，开关五的不同闭合状态为待测MOS晶体管的栅极提供不同的栅极电压值。后端噪声信号处理电路连接到待测MOS晶体管的目标位置，用来测量和分析待测MOS晶体管的目标位置的闪烁噪声。本技术能够稳定栅极电压，减小栅极闪烁噪声及其他噪声输入对于整个测试系统的影响。

技术研发人员：林甲富,虞民洪,许明伟,樊晓兵
受保护的技术使用者：深圳市汇芯通信技术有限公司
技术研发日：20230706
技术公布日：2024/1/15