Improved Analysis of Low Frequency Noise in Field-Effect MOS Transistors

Abstract

An improved analysis of low frequency trapping noise in a MOS device is proposed. This analysis takes into account the supplementary fluctuations of the mobility induced by those of the interface charge. It enables an adequate description of the gate voltage dependence of the input equivalent gate voltage noise to be obtained in various actual situations. The outputs given by the Hooge mobility fluctuation model are also presented and discussed with respect to those obtained by the carrier number fluctuation model. In particular, the impact of the channel length or channel width, and the model type on the input gate voltage and drain current noise characteristics is studied and compared to typical experimental data. Finally, a procedure for the diagnosis of the low frequency noise sources in a MOS transistor is proposed. Une analyse appronfodie du bruit basse fréquence dans le transistor MOS est proposée. Cette analyse permet d'obtenir une description adéquate de la dépendance en tension de grille de la densité spectrale en entrée valable pour differentes situations. Les résultats que procure le modèle de fluctuation de mobilité de Hooge sont également présentés et discutés par rapport à ceux du modèle de fluctuation du nombre de porteur. L'influence de la longueur ou de la largeur de canal, et du type de modèle sur les caractéristiques de bruit en entrée et en courant est étudiée et comparée à des résultats expérimentaux typiques. Enfin, une procédure de diagnostic des sources de bruit basse fréquence d'un transistor MOS est proposée.