플리커 잡음은 1/f 잡음이라고도 불리며, 모든 주파수 대역에 존재하는 열잡음 (Thermal Noise or White Noise)과 달리 주파수에 반비례하는 잡음을 가진다.
개인 공부를 하면서 크게 플리커 잡음의 구성원은 아래와 같다.
1. Active Device (MOSFET, Bipolar Transistor)
2. Passive Device (주로 저항)
MOSFET에서의 플리커 잡음
자유 캐리어가 채널을 따라 움직이다가 trap을 만나면 trap 상태에 붙잡히게 되는데, 이 trap 상태에 놓인 전자는 자유롭게 움직이지도 못하고 공유 결합에 참여하지도 않는 이 두 가지 상태의 중간에 있다. 이 트랩들은 자유 캐리어를 붙잡았다가 임의의 시각에 다시 자유 캐리어로 방출되어 드레인 전류에 플리커 잡음을 유발한다.
한 개의 트랩 상태에 대해서 캐리어를 붙잡았다가 방출할 때까지의 평균 시간은 어떤 시정수 값으로 정해진다. 이 시정수가 신호 전압의 변화에 빨리 반응하지 못하여 신호 주파수 f의 역수 1/f로 표현한다.
플리커(또는 1/f) 잡음은 게이트와 직렬인 전압원으로 모델링 되며 아래와 같은 전력 스펙트럼 밀도(PSD)를 갖는다.
식 1에서 K는 공정 의존 상수이며 PMOS가 NMOS보다 50배 정도 낮은 값을 가진다. 식 1을 통해 주파수에 반비례하는 잡음 성분임을 알 수 있고 이는 전류원 모델로도 표현이 가능하다.
식 1을 통해 주파수 변화에 따른 플리커 잡음은 아래와 같이 설명이 가능하다
그림 2를 통해 코너 주파수는 플리커 잡음과 열잡음이 같아지는 지점을 의미하며 이는 그림 2에 표현이 되어 있음을 알 수 있다.
저항(Resistor)
저항에 대한 열잡음은 이전 잡음 파트에 언급이 되었고, 플리커 잡음 또한 존재하게 된다. 하지만 poly 저항을 사용하게 되면 플리커 잡음으로 부터 자유롭다.
감사의 글
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