实验发现热对结型场效应管噪声特性有影响

U401(美国Siliconix)是一种低噪声N沟道结型场效应对管,可用作检测极微弱宽频带电流的输入级放大元件。它用于膜片钳仪中,系统噪声仅为0.32pA(RMS,10kHz带宽,见本期第126页图4)。实验中,我们用热烙铁碰U401栅极2s,烙铁移去后,发现系统噪声从0.32pA增加到1.0pA,换上一只新的U401重复实验,结果再现上述情况,从而证实烙铁直接焊烫FET栅极引线(根部未用镊子夹),将使FET电流噪声急剧增大。根据噪声理论,FET噪声包括栅极漏电流I_g的噪声σ_1和高频热噪声σ_2,σ_2∝1/g_m,g_m为跨导,总噪声σ=(σ_1~2+σ_2~2)~(1/2)。以上U401噪声增加的物理机制可能是,栅极被烫使FET的P半导体区产生了局部热应力,导致了热载流子快速表面化,使得I_g的1/f噪声(它取决于器件表面状态)增加和g_m下降(σ_2增加)。这个过程McDonald(1970,IEEE Tran.ED-17,2:134)发现的雪崩应力使双极型晶体管β值下降机理相似。