SPICE Models for Flicker Noise in n-MOSFETs from Subthreshold to...

标题：SPICE  models  for  flicker  noise  in  n-MOSFETs  from  subthreshold  to  strong  inversion

作者：Dingming  Xie,  Mengzhang  Cheng,  Leonard  Forbes

摘要：The  two  main  sources  of  low-frequency  flicker  noise  are  mobility  fluctuations  and  number  fluctuations.  Our  experiments  on  NMOS  noise  measurements  were  done  from  subthreshold  to  saturation  region  of  operation  for  both  long-channel  (5  μm)  and  short-channel  (as  small  as  0.6  μm)  NMOS  transistors.  The  results  suggest  that  for  both  types  that  in  the  saturation  region,  the  flicker  noise  is  due  to  the  surface  state  effect  and  the  noise  equations,  NLEV=2  and  3,  in  SPICE,  HSPICE,  and  PSPICE  are  most  appropriate.  For  short-channel  devices,  due  to  the  effects  of  velocity  saturation  and  the  resulting  nonlinear  transconductance  (gm)  variation  with  gate  bias  voltage,  the  input-referred  voltage  noise  increases  as  the  gate-source  voltage  increases  instead  of  staying  constant  as  it  does  for  long-channel  devices.  In  the  subthreshold  region,  the  input-referred  voltage  noise  decreases  drastically  as  the  gate-source  voltage  increases  for  both  long-channel  and  short-channel  NMOS  devices.  Simulations  have  been  done  using  PSPICE  and  HSPICE,  with  noise  level  (NLEV)=3  and  device  model  level  3  and  BSIM  3.2  and  3.3.  The  results  from  PSPICE  version  8.0  level  7  (BSIM  3.3)  and  SPICE  level  3  compare  favorably  with  the  measured  noise  phenomena  for  the  short-channel  and  long-channel  NMOS  devices,  respectively