[发明专利]RFCMOS射频相关性噪声的模型

说明书

技术领域

本发明涉及一种RFCMOS射频相关性噪声的模型。

背景技术

BSIM(Berkeley Short channel Insulated gate field effect transistor Model)模型是一种业届标准的MOS晶体管的模型，但其射频噪声模型存在着不足，BSIM3及以前版本只考虑了沟道噪声模型，在高频下的栅极感应噪声却忽略了，而这一噪声在高频下显得尤其重要，因为MOS晶体管在高频情况下沟道热噪声会通过栅极与源极的电容耦合到栅极上形成栅极感应噪声，这一噪声在高频特别是到达GHz量级以上的频率时会对器件的噪声系数产生极大的影响，如图1所示，其中曲线101为无栅极感应噪声及其与沟道噪声的相关性的BSIM噪声模型的RFCMOS器件的高频频率和最佳噪声系数的曲线，曲线100为实际上包含有栅极感应噪声及其与沟道噪声的相关性的RFCMOS器件的高频频率和最佳噪声系数的曲线，可以看出高频下的栅极感应噪声能极大的影响器件的噪声系数。因此建立包含有栅极感应噪声的射频相关性噪声的模型很有必要。

BSIM4及后续版本在BSIM3基础上在源端另外再加入了一个噪声源作为修正，但也得不到很好的拟合精度；BSIM模型在噪声模型方面的欠缺给射频电路的设计带来了困难与不便，特别是在对噪声系数要求非常高的射频电路收发器等的设计中，对高精度的RFCMOS射频噪声模型提出了要求及需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种RFCMOS射频相关性噪声的模型，模型中包含有栅极感应噪声及其与沟道噪声的相关性，从而能提高射频噪声的仿真度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种RFCMOS射频相关性噪声的模型，RFCMOS射频相关性噪声的模型在BSIM模型中的MOS晶体管电路的基础上增加了噪声源电路，所述噪声源电路包括：栅极感应噪声电流源、栅极漏电流散弹噪声电流源、栅极寄生电阻热噪声电压源、源极寄生电阻热噪声电压源、漏极寄生电阻热噪声电压源、沟道热噪声电流源、源极衬底寄生二极管散弹噪声电流源、漏极衬底寄生二极管散弹噪声电流源、衬底网络寄生电阻热噪声电压源。

进一步的改进是，所述栅极寄生电阻热噪声电压源产生的噪声大小为4kTR_g；所述源极寄生电阻热噪声电压源产生的噪声大小为4kTR_d；所述漏极寄生电阻热噪声电压源产生的噪声大小为4kTR_s；其中，k为玻尔兹曼常数，T为绝对温度，R_g为栅极寄生电阻的阻值，R_d源极寄生电阻的阻值，R_s为漏极寄生电阻的阻值。

进一步的改进是，所述栅极漏电流散弹噪声电流源产生的噪声大小为2qI_g；所述源极衬底寄生二极管散弹噪声电流源产生的噪声大小为2qI_sb；所述漏极衬底寄生二极管散弹噪声电流源产生的噪声大小为2qI_db；其中，q为单位电荷，I_g为栅极漏电流，I_sb为源极衬底寄生二极管的漏电流，I_db为漏极衬底寄生二极管的漏电流。

进一步的改进是，所述沟道热噪声电流源产生的噪声大小为4kTg_m×A，k为玻尔兹曼常数；T为绝对温度；g_m为输出跨导；A为拟合参数，取值范围为0＜A＜1。

进一步的改进是，所述栅极感应噪声电流源产生的噪声大小为k为玻尔兹曼常数；T为绝对温度；g_m为输出跨导；ω为角频率；C_gs为栅极与源极的耦合电容；B为拟合参数，取值范围为0＜B＜1。

进一步的改进是，所述沟道热噪声电流源和所述栅极感应噪声电流源为相关噪声源，都包含有相同的噪声成分因子4kTg_m，该相同噪声成分因子4kTg_m由同一个噪声源产生；定义一个虚拟噪声电流源，产生的噪声大小为4kTg_m，将所述沟道热噪声电流源和所述栅极感应噪声电流源的噪声值中的4kTg_m由所述虚拟噪声电流源替代。

进一步的改进是，所述衬底网络寄生电阻热噪声电压源为一5电阻噪声网络、或为一3电阻噪声网络；所述衬底网络寄生电阻热噪声电压源中每个电阻产生的噪声大小为4kTR_Bi，k为玻尔兹曼常数，T为绝对温度，R_Bi分别为5电阻噪声网络或3电阻噪声网络中的噪声电阻的阻值。