[发明专利]石墨烯场效应管的电路级噪声模型及建模方法

说明书

本发明提供一种石墨烯场效应管的电路级噪声模型及建模方法。噪声模型包括：一、沟道热噪声电流源模型：二、诱导栅噪声电流源模型以及诱导栅噪声电流源与沟道热噪声电流源模型之间相关的部分；三、热电阻噪声电流源模型：四、石墨烯场效应管的四个噪声参数R_n、B_opt、G_opt、NF_min：NF_min＝1+2R_n(G_cor+G_opt)。

技术领域

本发明属于器件建模技术领域，具体涉及一种石墨烯场效应管的电路级噪声模型及建模方法。

技术背景

在传统硅基器件日益趋近物理极限的背景下,石墨烯场效应管作为一种新型纳米器件受到了广泛关注。由于极高的本征载流子迁移率，高载流子饱和速度和独特的双极性传输特性，石墨烯场效应管可以用于高频电路应用，构建新的电路结构，深入的研究石墨烯场效应管的高频特性。

在高频段，石墨烯场效应管器件自身产生的噪声在系统灵敏度，动态范围以及信噪比中起到越来越重要的作用。了解石墨烯场效应管的噪声产生机制并且建立可以准确预测噪声的电路级模型，对于研究石墨烯场效应管的高频性能以及其在高频电路中的应用至关重要。目前，用于石墨烯场效应管的噪声模型，多从噪声的物理机制推导出。Pospieszalski噪声模型，诱导栅噪声电流源的形式和沟道热噪声电流源的形式PRC噪声模型，诱导栅噪声电流源的形式和沟道热噪声电流源的形式Pospieszalski模型和PRC模型，其噪声的物理机制适用于常规的单极性特性的器件，如MOSFET，MESFET。在输入的不同的栅电压，源电压和漏电压的情况下，对于双极性的石墨烯场效应管，可能出现两种多数载流子交替起主要作用的情况。这是在单一多数载流子的器件中，不可能出现的状态。所以常规的噪声模型并不适用双极性特性的石墨烯场效应管。并且这些噪声模型是基于简化的小信号模型，它们并不能准确的预测石墨烯场效应管的交流特性。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种石墨烯场效应管的电路级噪声模型及建模方法，适用于双极性特性的石墨烯场效应管，并且能准确的预测石墨烯场效应管的交流特性。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

<模型>

本发明提供一种石墨烯场效应管电路级噪声模型，其特征在于，包括：

一、沟道热噪声电流源模型：

总的噪声功率谱密度为:

其中，V_gs为栅源电压，V_gd为栅漏电压，S_Ids1为V_gs>0，V_gd>0情况下，沟道热噪声功率谱密度；S_Ids2为V_gs>0，V_gd<0情况下，沟道热噪声功率谱密度；S_Ids3为V_gs<0，V_gd>0情况下，沟道热噪声功率谱密度；S_Ids4为V_gs<0，V_gd<0情况下，沟道热噪声功率谱密度：

另外，