3、集成电路中的自感应噪声分析与建模

集成电路中的自感应噪声分析与建模

1. 自感应噪声的危害与来源

自感应噪声电流对电路运行可能产生极大危害。除了会导致阈值电压漂移外，还会因器件与衬底结的部分正向偏置，增加少数载流子注入衬底的情况。虽然差分电路能在一定程度上抵消电容耦合信号的基波和奇次谐波，但热电子电流在差分电路中无法被类似抵消。热电子电流与器件偏置的关系为：
[I^* = K_1 \left(\frac{V_{ds}}{V_{dsat}}\right)I_D e^{-K_2 \left(\frac{V_{ds}}{V_{dsat}} - 1\right)}]
其中，(I_D) 是漏极电流，(V_{ds}) 是漏源电压，(V_{dsat}) 是饱和漏源电压，(K_1) 和 (K_2) 是半经验常数。

双极晶体管主要通过集电极 - 衬底结电容感应和注入噪声。无源器件（如电容器和电感器）也通过寄生电容与衬底耦合，根据电路配置，噪声可通过这些电容注入或感应。

2. 衬底寄生参数提取技术

有两类技术可用于提取衬底模型：
- 有限差分法 ：
- 原理 ：将衬底简化为电阻网格。通过在任一表面节点施加单位电位，将其他表面触点接地，并确定通过各个接地触点的电流，可提取触点间的阻抗。这需要求解形如 (A\varPhi = b) 的稀疏方程，其中 ([A]) 的元素表示网格中节点间的电导，([b]) 是源电压向量。
- 缺点 ：在典型问题中，网格节点数量可能非常大，导致数值提取速度较慢。
- 积分方程技术