電子器件噪聲復(fù)雜性分析算法與軟件研究.pdf

1、電子器件的內(nèi)部噪聲(特別是以l/f噪聲為代表的低頻噪聲)，是制約器件靈敏度和檢測(cè)精度的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，同時(shí)也是表征器件質(zhì)量和可靠性的一個(gè)重要敏感參數(shù)。因此，噪聲作為電子器件可靠性的表征方法和電路模塊的診斷檢測(cè)工具在國(guó)際上已得到相當(dāng)廣泛的研究和應(yīng)用。 由于電子器件噪聲是隨機(jī)信號(hào)，一般使用功率譜分析方法，提取噪聲的點(diǎn)頻值、擬合功率譜幅值和頻率指數(shù)等參量來(lái)表征器件內(nèi)部機(jī)制的變化。但功率譜分析法是一種線性平均的方法，對(duì)于噪聲這種非線性、非

2、平穩(wěn)、處處奇異的信號(hào)并不十分合適，需要尋找一種新的噪聲分析方法。從表面上看，電子噪聲信號(hào)具有不規(guī)則性、明顯的不可預(yù)測(cè)性或隨機(jī)性。換句話說(shuō)，這種信號(hào)具有較大的復(fù)雜性。因此本文將復(fù)雜性分析方法應(yīng)用于電子器件噪聲分析。 本文選取了幾種復(fù)雜性分析方法，它們包括關(guān)聯(lián)熵、關(guān)聯(lián)維，Lempel-ziv復(fù)雜度和漲落復(fù)雜度等。對(duì)這些方法進(jìn)行研究，提取算法并編程實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，本文還基于電子器件噪聲的時(shí)域特點(diǎn)進(jìn)行了復(fù)雜性多參量表征法的探索。整合本

3、文所實(shí)現(xiàn)、使用和實(shí)驗(yàn)室已有的復(fù)雜性分析方法，本文設(shè)計(jì)并編寫了電子器件噪聲復(fù)雜性分析軟件。應(yīng)用復(fù)雜性分析方法對(duì)模擬噪聲和實(shí)測(cè)噪聲進(jìn)行研究，得到了一些初步結(jié)果： 基于相關(guān)積分的關(guān)聯(lián)熵和關(guān)聯(lián)維可以分辨出隨機(jī)電報(bào)疊加模型產(chǎn)生的1/f噪聲。隨著1/fr噪聲中頻率指數(shù)r的增大，關(guān)聯(lián)熵、關(guān)聯(lián)維和Lempel-Ziv復(fù)雜度逐漸減小，漲落復(fù)雜度則先增后減。在Al互連電遷移噪聲信號(hào)分析中，復(fù)雜性分析方法對(duì)于表征Al互連電遷移發(fā)展過(guò)程及預(yù)測(cè)互連失效都