Συντάχθηκε 03-04-2017 13:36
από Esthir Gelasaki
Email συντάκτη: egelasaki<στο>tuc.gr
Ενημερώθηκε:
04-04-2017 13:18
Ιδιότητα: υπάλληλος.
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
ΞΕΝΟΦΩΝΤΑ ΜΑΝΑΡΩΛΗ
με θέμα
Μελέτη Θορύβου Χαμηλής Συχνότητας σε διατάξεις zero - VT MOSFET
Analysis of low Frequency Noise in zero - VT MOSFET
Εξεταστική Επιτροπή
Αναπληρωτής Καθηγητής Ματτίας Μπούχερ (επιβλέπων)
Καθηγητής Κών/νος Μπάλας
Αναπληρωτής Καθηγητής Ευτύχιος Κουτρούλης
Περίληψη
Η CMOS τεχνολογία εξακολουθεί να κυριαρχεί στην υλοποίηση και κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Έχει κάποια πολύ σημαντικά πλεονεκτήματα όπως η αξιοπιστία, το χαμηλό κόστος, η χαμηλότερη κατανάλωση και το scaling. Τα τελευταία χρόνια με την εξέλιξη των φορητών ηλεκτρονικών συσκευών και των ασύρματων τηλεπικοινωνιών, έχει γίνει απαραίτητη η μείωση της τάσης τροφοδοσίας με σκοπό να αυξηθεί η διάρκεια λειτουργίας της μπαταρίας των συσκευών αυτών. Η χρήση των Native MOSFET σε αυτές τις εφαρμογές αποτελεί μια αξιόπιστη επιλογή εξαιτίας της χαμηλής κατανάλωσης ισχύος που χαρακτηρίζει τις συγκεκριμένες διατάξεις.
Ωστόσο, ένα σημαντικό μειονέκτημα των MOS τεχνολογιών είναι ο θόρυβος χαμηλών συχνοτήτων ο οποίος μπορεί να γίνει ιδιαίτερα σημαντικός σε σύγχρονες τεχνολογίες μιας και είναι αντιστρόφως ανάλογος με την επιφάνεια του τρανζίστορ. Παρά το γεγονός ότι είναι κυρίαρχος σε χαμηλές συχνότητες, μπορεί να επηρεάσει αρκετά σημαντικά ακόμα και RF εφαρμογές όπως ένα ταλαντωτή ελεγχόμενο από τάση (VCO) για παράδειγμα εξαιτίας της μετατροπής του θορύβου 1/f σε θόρυβο φάσης. Άλλα κυκλώματα που μπορεί να επηρεάσει είναι SRAM ή flash μνήμες, CMOS image sensors και ενισχυτές όπως OPAMPs ή OTAs. Ό θόρυβος δημιουργίας / ανασυνδυασμού καθώς και ο flicker ή 1/f θόρυβος είναι οι δύο κύριες μορφές θορύβου χαμηλών συχνοτήτων. Ο πρώτος κυριαρχεί σε τρανζίστορ μικρής επιφάνειας εξαιτίας του μηχανισμού trapping-detrapping όπου κάθε ελεύθερο φορτίο που παγιδεύεται στο οξείδιο δημιουργεί ένα τυχαίο τηλεγραφικό σήμα και κατά συνέπεια ένα Lorentzian φάσμα στο πεδίο της συχνότητας. Σε μεγαλύτερα τρανζίστορ ο μεγάλος αριθμός παγίδων, ιδιαίτερα αν είναι ομοιογενώς κατανεμημένος, θα οδηγήσει σε μια υπέρθεση των Lorentzian φασμάτων και τελικά σε ένα φάσμα αντιστρόφως ανάλογο της συχνότητας η αλλιώς σε 1/f θόρυβο.
Στα πλαίσια αυτής της εργασίας, μια λεπτομερής ανάλυση της μέσης τιμής αλλά και της μεταβλητότητας του θορύβου χαμηλών συχνοτήτων σε Native MOSFET πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά. Τα τρανζίστορ που μετρήθηκαν και αναλύθηκαν ήταν από μια πειραματική 0.18μm CMOS τεχνολογία, καλύπτωντας διαφορετικές γεωμετρίες καθώς και όλες τις περιοχές λειτουργίας των τρανζίστορ. Τα δεδομένα μοντελοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας γνωστά και απλά μοντέλα. Τόσο η μέση τιμή όσο και η μεταβλητότητα του κανονικοποιημένου θορύβου χαμηλών συχνοτήτων μεγιστοποιείται σε ασθενή αντιστροφή ενώ μειώνεται σε ισχυρή αντιστροφή. Υψηλότερα επίπεδα θορύβου αλλά και διασποράς του θορύβου παρατηρούνται σε μικρότερες διατάξεις. Τέλος, φαίνεται ότι οι Native διατάξεις έχουν περίπου ίδιο επίπεδο θορύβου με συμβατικές διατάξεις αλλά πολύ βελτιωμένη μεταβλητότητα.
Τόπος: Λ - Κτίριο Επιστημών/ΗΜΜΥ, 145Π-42
Έναρξη: 05/04/2017 10:00
Λήξη: 05/04/2017 11:00
