Progetto a basso rumore di preamplificatori di carica in tecnologia bipolare, JFET e CMOS
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- Eleonora Colucci
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1 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle Progetto a basso rumore d preamplfcator d carca n tecnologa bpolare, JFET e MOS Lodovco Ratt I.N.F.N. Sezone d Pava, 6 ottobre 004
2 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 SOMMRIO Scelta e dmensonamento del dspostvo d ngresso n preamplfcator d carca Preamplfcator n tecnologa bpolare Preamplfcator n tecnologa JFET Scelta del dspostvo n applcazon rad-hard Preamplfcator n tecnologa MOS ltre sorgent d rumore n preamplfcator MOS onfront tra dspostv d dversa polartà e tecnologa
3 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Sorgent d rumore nel preamplfcatore d carca Preamplfcatore reale con sorgent d rumore nterne Preamplfcatore deale prvo d rumore con sorgent d rumore rferte all ngresso
4 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 arca equvalente d rumore (EN) vn EN = Vp Q Vp = harge senstvty Q 1 F In un canale analogco ben progettato le prestazon d rumore sono determnate prncpalmente dalle caratterstche del dspostvo d ngresso
5 Preamplfcator n tecnologa bpolare orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004
6 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa bpolare Sorgent d rumore nel transstore bpolare de df BB' = 4kTr BB' Rumore termco nella resstenza dstrbuta d base d df = qi b B + kbi f B Rumore granulare ed 1/f nella corrente d base d c = df qi Rumore granulare nella corrente d collettore
7 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa bpolare Generator d rumore equvalent rfert alla base del dspostvo de 1 n = 4kT rbb' rbb' df + g, << m r π d df = qi b B + k fi f B
8 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa bpolare Rumore 1/f nella corrente d base: determnato dalla presenza d trappole assocate a dfett nella zona d svuotamento tra base ed emetttore, n partcolare nella zona d superfce Nose current spectrum [p/hz 1/ ] 10 I = µα B µα 0.5 µα µα f [Hz] R c DUT b R B R F v out JFET Input Low Nose Transmpedance mplfer
9 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa bpolare In un preamplfcatore d carca con ngresso a transstor bpolar, la carca equvalente d rumore assume la seguente espressone generale ( ) 4kTr qi k I kt BB' EN = 1 T + 1 T + 3 tp + qitp tp β 5 f β t p dove 1, 3 ed 5 sono coeffcent d formatura dpendent dalla funzone d trasfermento del formatore = T( jx) dx π + 0 ( jx) 1 T 3 = dx π x + 0 ( jx) 1 T 5 = dx 3 π x ffnché l terzo ntegrale converga è possble adottare, per esempo, una formatura d tpo semgaussano bpolare
10 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa bpolare S osserv che tutt termn della EN, ad eccezone del secondo, assocato al rumore nella resstenza dstrbuta d base, possono essere espress n funzone del prodotto I t p Se s trascura quel termne, EN assume l espressone ( ) kt 1 q k f EN ( u) = 1 T + 3 u+ 5 u, u = q u β β I t p 10 5 D=1 pf I =100 µ D= pf EN [e rms] D=5 pf D=10 pf EN contrbuton from 1/f parallel nose 10 R -R shapng t [ns] p
11 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa bpolare Il mnmo della precedente espressone può essere determnato analtcamente (rsoluzone d una equazone d terzo grado) Un caso comunque pù nteressante è quello n cu l rumore d tpo 1/f nella corrente d base sa trascurable rspetto a quello granulare In questo caso la EN assume l espressone ( ) kt 1 q EN ( u) = 1 T + 3 u q u β he assume valore mnmo per den du ( u) q ( kt) = 3 β - 1 T u q opt 1 u = I = 0 t p = T kt q 1β 3 Il mnmo d EN vale ( u ) 13 EN opt = 4TkT β
12 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa bpolare u = I t = opt p T kt q 1β 3 Se l valore della corrente d collettore è fssato n base a crter d consumo d potenza, l tempo d pcco può essere determnato sulla base della mnmzzazone della carca equvalente d rumore Se l valore del tempo d pcco è fssato sulla base, per esempo, della frequenza prevsta per gl event sotto msura, la corrente d collettore può essere fssata sulla base delle consderazon relatve alla carca equvalente d rumore
13 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa bpolare Orgne della resstenza dstrbuta d base de df BB' = 4kTr BB'
14 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa bpolare Rduzone degl effett dovut al rumore nella r BB Sotto l potes che sa r BB <<r π, la corrente d corto crcuto n uscta, dovuta alle sorgent d rumore termco, è par a d df cc = 4kT g ( r + g r + g r + g r ) m1 BB'1 m BB' m3 BB'3 m4 BB'4 Nell potes che transstor abbano tutt la stessa transconduttanza e la stessa resstenza dstrbuta d base, la denstà spettrale d rumore equvalente sere rferta alla base del dspostvo è par a de BB',t df = 1 ( 4g ) m d df cc 1 = 16g m r = 4kT 4 4kT BB' ( 4g r ) m BB' = 4kTr BB't =
15 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa bpolare Rduzone degl effett dovut al rumore nella r BB (process monoltc) Transstor n parallelo Struttura con rng d base
16 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa bpolare Resstenza fredda Utle n applcazon rad-hard, n cu l elettronca debba essere collocata ad una certa dstanza dal rvelatore a causa dell elevato lvello d radazone Termnazone con resstore Termnazone con mpedenza dnamca dell amplfcatore R = s 1 g m1
17 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa bpolare Se R F F =R 0 0 v R 1+ sr g F 0 0 Z n = = s gm1r 0 1+ srff 1 g m1 0 F Il vantaggo, n termn d rumore, d questa soluzone può essere messo n rlevo confrontando la carca equvalente d rumore EN R dovuta alla resstenza d termnazone e la carca equvalente d rumore EN b assocata al preamplfcatore 4kT EN n = R b n n EN = 4kT R b S 3 t p T 1 1 t p EN n n = EN.5 10 b 4 T T b n = T R b s R n 1 3 t Per R s =5Ω, R s =50Ω 1 / 3 =1, T =10pF, t p =10ns T T p
18 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa bpolare No rad-hard cable 3 m rad-hard cable 6 m rad-hard cable
19 Preamplfcator n tecnologa JFET orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004
20 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa JFET Sorgent d rumore nel FET a gunzone de df GG' = 4kTr GG' Rumore termco nella resstenza sere d gate d G = df qi G Rumore granulare nella corrente d gate d df d = 4kTΓg m + f f,p + N = 1 1+ L,p, τ L, ( πfτ ) L, Rumore termco d canale, 1/f e Lorentzano nella corrente d dran
21 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa JFET Generator d rumore equvalent rfert al gate del dspostvo de df f N n f L, L, = 4kT rgg' + g + + m f = 1 1+ ( πfτ L, ) = g f,p m, L, Γ = g L,p, m τ, d g = df qi G
22 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa JFET rtero del matchng capactvo onsente d mnmzzare la carca equvalente d rumore attraverso la scelta delle dmenson del dspostvo d ngresso n un sstema per la msura della carca con ngresso a FET Offre un crtero per la determnazone della larghezza d canale W (fssata la lunghezza L) del dspostvo d ngresso Due condzon d ottmzzazone: a corrente d dran costante a denstà d corrente costante Il crtero del matchng capactvo è applcable anche nel caso d preamplfcator n tecnologa MOSFET (purché s consder l funzonamento n zona d saturazone e d forte nversone)
23 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa JFET L espressone della EN nel caso d un preamplfcatore con ngresso a FET (trascurando le component d tpo Lorentzano) è 4kTΓ 1 EN = 1 T + gm tp T f ( jx) T = dx x + 0 dove T = + F + D = + D * S supponga d operare a temp d formatura a qual l secondo ed l terzo termne sano trascurabl; allora EN 1 T 4kTΓ g m 1 t p S osserv ora che nel JFET g = m µ G W I L D 3 G WL GS nel MOSFET g = m µ OX W I L D 3 OX WL GS
24 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa JFET Mnmzzazone della EN a corrente costante (solo rumore banco) Questo crtero d progetto prvlega gl aspett relatv alla dsspazone d potenza Fssate L (n base a consderazon d mnma occupazone g m, EN d area) ed I D ( ) * D + Il mnmo s determna annullando la dervata d EN rspetto a den = 0 d 1 = 3 * D
25 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa JFET Mnmzzazone della EN a denstà d corrente costante (solo rumore banco) Il valore della denstà d corrente determna la regone operatva del dspostvo d ngresso (n partcolare le condzon d nversone nel canale del MOSFET) E possble dmostrare che n queste condzon la frequenza d transzone (f T ) del dspostvo è costante Fssate L e I D /W g m, EN * ( + ) D La EN può essere mnmzzata rspetto a. S può verfcare che la carca equvalente d rumore è mnma per * = D
26 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa JFET Mnmzzazone della EN nel caso d solo rumore 1/f S supponga d operare a temp d formatura a qual prevalga l contrbuto assocato al rumore 1/f k WL * ( ) EN ft D + L espressone della EN può essere rscrtta nel modo seguente EN * ( + ) D che conduce alla condzone d mnmo gà vsta nel caso d mnmzzazone a denstà d corrente costante * = D
27 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa JFET oncluson relatve al crtero d matchng capactvo: nel caso d mnmzzazone a denstà d corrente costante, la scelta * = D consente d mnmzzare sngolarmente termn d EN assocat a contrbut d rumore termco d canale ed 1/f e d mnmzzare qund la EN complessva nel caso d ottmzzazone a corrente costante, cascuno de due contrbut vene mnmzzato con un dverso valore d ; la EN complessva può essere ottmzzato sceglendo n manera tale che 3 * D < < * D l valore effettvo d dpende dal peso relatvo tra due contrbut
28 Scelta del dspostvo n applcazon rad-hard (tecnologa JFET) orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004
29 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Scelta del dspostvo n applcazon rad-hard (tecnologe JFET) Rumore Lorentzano Il rumore d tpo Lorentzano s osserva n partcolare n JFET espost ad elevate dos d radazone La sua denstà spettrale d potenza rferta al gate del dspostvo può essere espressa come Densta' spettrale d rumore [10-18 V /Hz] ~1/f frequenza [Hz] de df L = N = 1 1+ L, τ L, ( πfτ ) L,
30 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Scelta del dspostvo n applcazon rad-hard (tecnologe JFET) Denstà spettrale d rumore n dspostv JFET (a canale N e P) realzzat con un processo JFET-MOS (W/L=800/4, I D =0.8 m) Prma dell rraggamento Dopo esposzone ad 1 Mrad d ragg γ
31 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Scelta del dspostvo n applcazon rad-hard (tecnologe JFET) La frequenza caratterstca delle component d tpo Lorentzano n dspostv espost a ragg γ è con buona approssmazone ndpendente dalla tecnologa ma dpendente dalla polartà del dspostvo L [(nv) ] DMILL Bured Layer NJFET-MOS PJFET-MOS N5114 N f L [Hz]
32 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Scelta del dspostvo n applcazon rad-hard (tecnologe JFET) In sstem per la msura della carca con ngresso a JFET, l rumore lorenzano determna l nsorgere d un contrbuto d EN con espressone EN L = N T = 1 L, 4 τ t L, p n cu l coeffcente d formatura 4 non è costante ma dpende dal tempo d formatura t p ( jx) + τ L, 1 τl, T 4 = dx tp π tp 0 τ L, 1+ x tp
33 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Scelta del dspostvo n applcazon rad-hard (tecnologe JFET) causa dell andamento del coeffcente d formatura 4, l termne d EN dovuto al rumore Lorentzano assume un peso sgnfcatvo a temp d formatura dell ordne della costante d tempo caratterstca τ L, oeffcente d formatura 4 nel caso d formatura a cuspde ndefnta
34 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Scelta del dspostvo n applcazon rad-hard (tecnologe JFET) L effetto del rumore Lorentzano n preamplfcator rraggat con radazone onzzante s manfesta attraverso l aumento della EN n un ntorno del tempo caratterstco τ L, EN n un preamplfcatore (processo JFET-MOS, ngresso a NJFET, W/L=400/1.6) esposto a ragg γ. Le msure s rferscono ad una formatura semgaussana bpolare del II ordne.
35 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Scelta del dspostvo n applcazon rad-hard (tecnologe JFET) Prma dell rraggamento 1 Mrad ~1 ms ~5 µs 5.5 Mrad 10 Mrad ~1.5 µs ~1 µs
36 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa JFET arca equvalente d rumore assocata a preamplfcatore con ngresso a canale N EN N = W,N T 1 1 t p + B W,N t p + T L,N1 4 τ t L,N1 p + L,N 4 τ t L,N p arca equvalente d rumore assocata a preamplfcatore con ngresso a canale P EN P = W,P T 1 1 t p + B W,P t p + T L,P 4 τ t L,P p E possble determnare come var l tempo d pcco d ntersezone tra le due curve confrontando le due espresson della carca equvalente d rumore EN EN N P Il problema può essere rsolto analtcamente nel caso d formatura deale a cuspde ndefnta e trascurando termn attv alle basse frequenze (rumore 1/f e componente Lorentzana n bassa frequenza) t p ( D) = τ L,N πτ L,N f T,P 8π kt f T,N 1 ( f f ) T,N L,N T,P ( D) 1
37 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Scelta del dspostvo n applcazon rad-hard (tecnologe JFET) Un crtero d scelta per l dspostvo d ngresso d preamplfcator a JFET può essere estratto da msure d rumore su dspostv sngol. La scelta può essere effettuata una volta not l tempo d formatura e la dose attesa per l sstema d msura
38 Preamplfcator n tecnologa MOS orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004
39 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa MOS Sorgent d rumore nel MOSFET de df GG' = 4kTrGG' Rumore termco nella resstenza sere d gate d = 4kTΓg df d + m f, p f Rumore termco d canale ed 1/f nella corrente d dran
40 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa MOS Generator d rumore equvalent rfert al gate del dspostvo de n = 4kT r df f = g f,p m GG' Γ + g m + f f,
41 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa MOS rtero del matchng capactvo n regone d forte nversone In regone d funzonamento d saturazone e forte nversone crter d mnmzzazone gà ndvduat nel caso d preamplfcator a JFET valgono anche per preamplfcator a MOSFET. La carca equvalente d rumore è data da 4kTΓ 1 EN = 1 T + gm tp Nel caso d ottmzzazone a denstà d corrente costante T f * = D Nel caso d ottmzzazone a corrente costante 3 * D < < * D
42 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa MOS rtero del matchng capactvo n regone d moderata nversone Ne crcut d front-end n tecnologa MOS, l dspostvo d ngresso del preamplfcatore s trova spesso ad operare n condzon d moderata o debole nversone a denstà d corrente dell ordne d 0.1 µ/µm In queste condzon la transconduttanza cresce quas lnearmente con la corrente; a corrent estremamente basse g m = ID kt n q mostra una pù debole dpendenza dalla geometra del canale e dalla polartà del dspostvo rspetto al caso d funzonamento n forte nversone
43 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa MOS La transconduttanza può essere espressa n funzone d g W η η m Per bass temp d formatura, nel caso d ottmzzazone a corrente costante MOS 0.18 µm, L=0. µm, I D =50 µ, V DS =0.8 V η=0.1 (NMOS) η=0.18 (PMOS) EN * ( + ) D η L EN mnma s ottene per η = η * D S not che per η=1/ l rsultato concde con quello ottenuto nel caso n cu l dspostvo lavor n regone d forte nversone (n cu g m è proporzonale a W 1/ )
44 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa MOS Per temp d formatura lungh prevale l termne d EN assocato al contrbuto d rumore d tpo 1/f Il valore mnmo d EN s ottene ancora per = D * l varare del tempo d formatura l valore ottmo d può essere determnato numercamente * / D* tende asntotcamente ad 1 all aumentare del tempo d formatura (prevale l contrbuto d tpo 1/f) MOS 0.18 µm, L=0.35 µm, I D =50 µ, V DS =0.8 V, D * =10 pf, formatura semgaussana unpolare del secondo ordne
45 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa MOS ltre consderazon sulle dmenson ottme del dspostvo d ngresso In regone d debole nversone la transconduttanza dpende esclusvamente da I D e non dpende da L e W g m = ID kt n q In queste condzon vncol mpost alla corrente d dran fssano l valore d g m. onvene n questo caso utlzzare l mnmo valore d W che mantene l dspostvo n queste condzon d nversone In dspostv che operano n condzon d veloctà d saturazone (v sat ) g = m OX Wv sat e la condzone d mnmo è ancora = D *
46 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa MOS Effetto del rumore nel dspostvo a base comune dello stado cascode Il rumore assocato all amplfcatore d corrente che segue l dspostvo d ngresso nfluenza le scelte d progetto relatve allo stesso elemento d ngresso
47 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa MOS L anals d pccolo segnale mostra che la denstà spettrale d rumore all uscta del crcuto è data da * ( + ) dv out,n D d n 1 = + + df gm1f df rds D g m1gd den * ( ) + df Il termne G = 1 r DS + g m1 GD * ( + ) D è la conduttanza dnamca vsta al dran d M1 Osservazone: è opportuno sceglere per l dspostvo d ngresso una lunghezza L maggore della lunghezza mnma consentta dalla tecnologa
48 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa MOS S consder l caso n cu l rumore n M1 e M sa lmtato al contrbuto d rumore termco d canale EN = 4kTΓ t 1 p * ( + ) D ω T + β 1 g m on rum ore n T dove GD =β e ω T =g m1 / Osservazon: EN [e rms] n assenza d rumore n M la EN raggunge l mnmo per = D * n presenza d rumore n M l mnmo della EN vene raggunto per valor pù pccol del rapporto D* / 0 Senza rum ore n T / D * ω T =1.5 Grad/s, β =0.14, 1 =1.33, D* =1 pf, t p =100 ns, g m =1 ms attenzone al contrbuto d tpo 1/f, trascurato nella precedente equazone
49 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa MOS Possbl soluzon: uso d stad cascode non complementar uso d confgurazon a cascode attvo
50 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 Preamplfcator n tecnologa MOS S dmostra che n questo caso l mpedenza dnamca vsta sul dran d M1 rsulta attenuata d un fattore 1-K=1+g m3 Z x dv out,n df = * ( + ) D m1 g f d df n m1 * m3 x ( 1 K) r ( + ) df DS + g D GD de n, K = -g Z
51 onfront tra dspostv d dversa polartà e tecnologa orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004
52 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 onfronto tra dspostv d dversa polartà e tecnologa PMOS vs. NMOS In debole nversone l rumore termco d canale è con buona approssmazone ndpendente dalla polartà del dspostvo Il contrbuto d rumore 1/f ne dspostv a canale P è d mnore enttà rspetto a MOSFET a canale N
53 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 onfronto tra dspostv d dversa polartà e tecnologa NJFET vs. PMOS Il FET a gunzone ha rumore 1/f mnore rspetto al MOSFET Il MOSFET ha rumore termco d canale pù pccolo rspetto al JFET (maggore rapporto g m /I D ) 1000 NJFET PMOS EN [e rms] 100 JFET: L = 1. µm MOSFET: L = 0.35 µm D * = 15 pf t P [ns]
54 orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004 onfronto tra dspostv d dversa polartà e tecnologa BJT vs. MOSFET pccol temp d formatura, dove l contrbuto del rumore granulare nella corrente d base è trascurable, l transstore bpolare offre prestazon mglor del MOSFET come dspostvo d ngresso d preamplfcator d carca (ha un rapporto g m /I D pù elevato) 10 4 MOS EN [e rms] 1000 BJT I = 00 µ T = 15 pf t P [ns]
55 Bblografa orso Nazonale d Formazone Elettronca d front-end per rvelator d partcelle, Pava, 6 ottobre 004
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