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Analysis of high frequency noise in GaAs MESFET using monte carlo simulation = 몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 갈륨 비소 전계 효과 트랜지스터의 고주파 잡음 해석
서명 / 저자 Analysis of high frequency noise in GaAs MESFET using monte carlo simulation = 몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 갈륨 비소 전계 효과 트랜지스터의 고주파 잡음 해석 / Jae-Myoung Baek.
저자명 Baek, Jae-Myoung ; 백재명
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 1998].
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초록정보

All of the noise parameters of a GaAs Metal-Semiconductor Field-Effect Transistor (MESFET) are extracted using 2-dimensional Monte-Carlo simulation for the first time. The general procedure for extracting the noise parameters is presented. The spectrums and correlations of the input-equivalent noise-voltage and noise-current sources are calculated. They parameters of a GaAs MESFET are also extracted to obtain noise parameters and to analyze device characteristics for the first time. A new method to implement ohmic boundary condition for Monte-Carlo simulation is proposed. The injected carriers to an ohmic contact are made to have the velocities which compensate the current difference between the ohmic contact and the adjacent device region. This method provide current continuity all over the device and get rid of numerical errors produced by applying Ramo-Shockley theorem and efficient MC particle technique with conventional methods. Two-dimensional distribution of Ramo-Shockley currents in the MESFET are also presented. A method to investigate spatial noises in electron devices using Ramo-Shockley theorem is presented. We have analyzed a GaAs MESFET with Monte-Carlo simulation. It is found that the channel below drain-side gate edge is the most noisy part in the device and that noises are spatially correlated in microwave and millimeter wave frequency range. We have analyzed bias dependent noise characteristics MESFET and verified other noise models using Monte Carlo simulation. We show that optimum bias of $V_{gs}$ is determined by not only transconductance and channel resistance but also gate and drain current noises ($S_{I_g}$, $S_{I_d}$) and their correlation (c), and $S_{I_g}$, $S_{I_d}$, c reduce the noise figure with $V_{gs}$. The main reason of noise reduction with $V_{ds}$ is $S_{I_g}$. We have developed high linear low noise amplifier with cascode scheme. Cascode is separated to CS and CG parts for low bias voltage operation.

본 논문에서 2차원 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 갈륨 비소 금속 반도체 접합 트랜지스터의 모든 노이즈 파라미터들을 처음으로 추출하였으며 일반적 추출 방법을 제시하였다. 또한 소자의 y 파라미터들도 추출하여 저잡음 설계에 바로 이용할 수 있도록 잡음 특성과 이득특성을 해석하였다. 몬테카를로 시뮬레이션에 사용할 수 있는 새로운 ohmic contact 모델을 제시하였으며 이 모델에서는 소자 내부의 전류와 ohmic contact 지역의 전류가 같아지도록 주입되는 전자의 속도를 결정하였다. 이로 인해 Ramo-shockley 정리나 Efficient MC particle 기법을 이용하여 소자의 전류를 계산할 때 발생하는 에러를 제거할 수 있었다. 이 모델을 이용하여 처음으로 터미널 전류의 2차원 분포를 제시하였다. 그리고, 전류의 2차원 분포를 이용하여 소자내의 게이트 전류 잡음과 드레인 전류 잡음 그리고 둘 사이의 correlation의 분포를 구하는 새로운 공간 잡음 해석 방법을 제시하였으며 드레인 쪽 게이트 끝 부분 아래의 channel에서 가장 많은 잡음이 여기 되는 것을 보였다. 게이트와 드레인 잔류잡음은 일반적으로 알려진 바와는 달리 200GHz이하의 주파수 대역에서는 공간적으로 correlated 되있음을 보였다. 참조물로, 고선형 저잡음 증폭기를 개발 하였으며, cascode구조를 CS와 CG로 분리하여 낮은 바이어스 공급 전압을 이용할 수 있도록 하였다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DEE 98021
형태사항 [xi], 110 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 Appendix : High linear low bias voltage low noise amplifier(LNA) using GaAs MESFET
저자명의 한글표기 : 백재명
지도교수의 영문표기 : Song-Cheol Hong
지도교수의 한글표기 : 홍성철
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 전기및전자공학과,
서지주기 Reference : p. 103-110
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