MOS晶体管均方噪声和功率谱密度与频率典型关系曲线

迄今为止都假设只有当一个或多个端电压随时间变化时，MOS晶体管的漏端电流才随时间变化。然而，情况不完全是这样；仔细检测电流发现了称之为噪声的微小起伏，无论外部施加电压与否，这种起伏总是存在。当晶体管是某一模拟电路的一部分时，这些起伏会干扰弱信号，因此预测噪声扣尽可能减小噪声的各种方法是非常重要的。由于这一原因，MOS晶体管中的噪声问题在文献中已有广泛的论述。MOS晶体管均方噪声和功率谱密度。本节致力于这一问题的讨论。我们已把处理噪声问题作为小信号建模讨论的一部分，因为在某种意义上，噪声是在器件内部所产生的小信号，并且可在本章已导出的小信号等效电路中适当添加一些元件来模拟。

均方噪声和功率谱密度

考虑一个具有直流偏置电压的晶体管，如图8.24a所示。总的漏端电流可表示为

其中ID是理想的(偏置)电流，in(t)如图8.24b所指出的那样是噪声分量。当然在给定时刻t时的in(t)之值是无法预测的。但是，我们可以转而讨论表征in(t)特性的某些度量方法。MOS晶体管均方噪声和功率谱密度。在噪声研究工作中，这些量度是均方值，记作，和均方根(rms)值。测量这些量时，可见噪声的总量取决于测量仪器的带宽Δf。一个普通测量包含一个非常窄的带宽Δf。我们将用表示在该带宽之内的电流噪声分量的均方值。比值称为噪声电流的功率谱密度，它的单位是A²／Hz。但常用功率谱密度的平方根，单位是，来代替功率谱密度。同理，  对于噪声电压υn，  也可采用作为功率谱密度(单位是V²／H)或它的平方根(单位是)。

MOS晶体管在强反型时，噪声电流功率谱密度的典型曲线示于图8.25，其中坐标轴的标度为log-log。可以辩认出两个有区别的频率区，每一区域中的噪声特性是不同的。这两个区域可以认为由“转折频率”fc分开。这一频率通常可为几赫到几百千赫。

在高频区占优势的那类噪声称为热噪声，并将在8.5.3节中考虑。相应的噪声电流分量用it表示。MOS晶体管均方噪声和功率谱密度。在低频区占优势的噪声称为1／f噪声，因为由这类噪声所产生的电流功率谱密度实际上与1／f成正比(8.5.4节)。由1／f噪声引起的电流分量记作if。噪声分量it和if是互不相关的。由于这一原因，总的均方值将是各个均方值之和。这样

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