Шумовой взрыв

Импульсный шум — это тип электронного шума , который возникает в полупроводниках и сверхтонких оксидных пленках затвора. ^[1] Его также называют случайным телеграфным шумом ( RTN ), попкорновым шумом , импульсным шумом , бистабильным шумом или шумом случайного телеграфного сигнала ( RTS ).

Он состоит из внезапных ступенчатых переходов между двумя или более дискретными уровнями напряжения или тока, достигающими нескольких сотен микровольт , в случайные и непредсказуемые моменты времени. Каждое смещение напряжения или тока смещения часто длится от нескольких миллисекунд до секунд и звучит как лопающаяся попкорновая кукуруза , если подключить ее к аудиоколонке. ^[2]

Импульсный шум впервые наблюдался в ранних точечных диодах , а затем был повторно обнаружен во время коммерциализации одного из первых полупроводниковых операционных усилителей ; 709. ^[3] Не существует единого источника импульсного шума, который мог бы объяснить все случаи, однако наиболее часто упоминаемой причиной является случайное улавливание и высвобождение носителей заряда на тонкопленочных интерфейсах или в дефектных местах в объемном полупроводниковом кристалле. В случаях, когда эти заряды оказывают значительное влияние на производительность транзистора (например, под затвором МОП или в биполярной базовой области), выходной сигнал может быть существенным. Эти дефекты могут быть вызваны производственными процессами, такими как имплантация тяжелых ионов , или непреднамеренными побочными эффектами, такими как загрязнение поверхности. ^[4]^[5]

Отдельные операционные усилители можно проверить на наличие импульсного шума с помощью схем пикового детектора, чтобы минимизировать уровень шума в конкретном приложении. ^[6]

Импульсный шум моделируется математически с помощью телеграфного процесса — марковского непрерывного во времени стохастического процесса , который скачкообразно переходит между двумя различными значениями.

Смотрите также

Ссылки

^ Ranjan, A.; Raghavan, N.; Shubhakar, K.; Thamankar, R.; Molina, J.; O'Shea, SJ; Bosman, M.; Pey, KL (2016-04-01). "CAFM-базированная спектроскопия дефектов, вызванных напряжением, в HfO ₂ с экспериментальными доказательствами модели кластеризации и метастабильного состояния дефекта вакансии". IEEE International Reliability Physics Symposium (IRPS) 2016 г. стр. 7A–4–1–7A–4–7. doi :10.1109/IRPS.2016.7574576. ISBN 978-1-4673-9137-5. S2CID 45278733.
^ Раджендран, Бипин. "Случайный телеграфный сигнал (Обзор шума в полупроводниковых приборах и моделирование шума в окружающем затворе МОП-транзистора)" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 14 апреля 2006 г.
^ "Operational Amplifier Noise Prediction" (PDF) . Intersil Application Note . Архивировано из оригинала (PDF) 2007-04-14 . Получено 2006-10-12 .
^ "Анализ шума в схемах операционных усилителей" (PDF) . Отчет о применении Texas Instruments .
^ Лундберг, Кент Х. «Источники шума в объемных КМОП» (PDF) .
^ "Шум операционного усилителя может быть слишком оглушительным" (PDF) . Сегодня, хотя импульсный шум все еще может иногда возникать во время производства, это явление достаточно хорошо изучено, чтобы затронутые устройства обнаруживались и отбраковывались во время испытаний.

Внешние ссылки

Обзор попкорнового шума и интеллектуальной фильтрации, www.advsolned.com

[1] Ranjan, A.; Raghavan, N.; Shubhakar, K.; Thamankar, R.; Molina, J.; O'Shea, SJ; Bosman, M.; Pey, KL (2016-04-01). "CAFM-базированная спектроскопия дефектов, вызванных напряжением, в HfO ₂ с экспериментальными доказательствами модели кластеризации и метастабильного состояния дефекта вакансии". IEEE International Reliability Physics Symposium (IRPS) 2016 г. стр. 7A–4–1–7A–4–7. doi :10.1109/IRPS.2016.7574576. ISBN 978-1-4673-9137-5. S2CID 45278733.

[2] Раджендран, Бипин. "Случайный телеграфный сигнал (Обзор шума в полупроводниковых приборах и моделирование шума в окружающем затворе МОП-транзистора)" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 14 апреля 2006 г.

[intersil-3] "Operational Amplifier Noise Prediction" (PDF) . Intersil Application Note . Архивировано из оригинала (PDF) 2007-04-14 . Получено 2006-10-12 .

[4] "Анализ шума в схемах операционных усилителей" (PDF) . Отчет о применении Texas Instruments .

[5] Лундберг, Кент Х. «Источники шума в объемных КМОП» (PDF) .

[6] "Шум операционного усилителя может быть слишком оглушительным" (PDF) . Сегодня, хотя импульсный шум все еще может иногда возникать во время производства, это явление достаточно хорошо изучено, чтобы затронутые устройства обнаруживались и отбраковывались во время испытаний.