高阻器件低频噪声测试技术与应用研究--高阻器件噪声测试技术的验证和应用

4.3电压噪声测试技术应用于高阻厚膜电阻的筛选

4.3.1噪声对高阻厚膜电阻的影响

大阻值厚膜电阻主要应用在微电流检测电路和微弱信号放大系统以及各类传感器上（雷达、放射性测量仪、夜视系统、红外测量、电子显微技术、质普仪）。

其工作原理如下：来自于上述传感器的输出电流通常很小，甚至会小到pA或fA级，为了采集到如此微弱的信号，我们通常会让微弱的电流流过一个阻值非常大的电阻，这样我们就将微弱的电流信号转换为大到系统可以分辨的电压信号，使信号的采集工作能正常完成。

然而这类系统的分辨率会受到电阻低频噪声的影响。由于电阻自身会由热噪声产生一个噪声电压；并且作为电子器件，电阻本身也会产生1/f噪声，甚至爆裂噪声，因此这些噪声电压分量的叠加后的电压就是系统的最小分辨率。由于个体电阻的微观材料内部缺陷数量有所不同，因此不同电阻的1/f噪声值幅值会有所不同。同样的，部分样品在生产过程中混入了深能级重金属杂质，因而具有爆裂噪声，使该器件的噪声幅值明显增加。所以在众多样品中挑选出噪声电压最低的电阻作为传感器系统的关键部件对整个系统的分辨率提高有显著的作用。

4.3.2噪声测试实验方案

传统电压噪声测试技术可以用于测试阻值较低的厚膜电阻的电压噪声。但当被测贴片电阻的阻值不断升高时，对于放大器来说，相当于信号源阻抗在不断增大，因此传统方法的测试效果会不断下降。对于电压噪声测试来说，相当于噪声信号不断逼近系统的本底噪声，最终当阻值升高达到一定阻值时，会导致样品的噪声信号湮灭在系统背底噪声之中，无法被识别。

所以，为了能对高阻厚膜电阻进行低频噪声测试技术，我们必须采用其他技术，这里我们采用图3.9中设计的电压噪声测试技术来进行测试。并通过对结果数据的分析来验证本测试技术。

4.3.3根据噪声数据进行器件筛选

我们对10M的厚膜电阻进行了噪声测试。从实验中得到测试数据后，最重要的一步就是根据数据对器件进行筛选，如图4.5所示。

在噪声筛选方法中，常用的筛选方法有宽带噪声电压判据、谱值比筛选判据、B值筛选判据、点频值筛选判据。本实验对10M的若干厚膜电阻用不同的筛选判据进行了筛选。

采用不同判据的筛选结果如下：

（1）宽带噪声电压筛选

噪声电压是最直观的筛选判据，它将频域上的噪声频谱密度转换为等效噪声电压幅值，该幅值决定了该样品的分辨率。具体的转换公式为：

（4-1）式中f 1为宽带噪声的起始频率，f 2为宽带噪声的截止频率。在本筛我们使用此筛选判据对若干样品进行了筛选，点频谱值的单位为：V 2 /Hz.第一频点为1Hz，第二频点为2Hz.选中将f 1设为1Hz，f 2设为1Khz.我们使用此筛选判据对若干样品进行了筛选，结果如下：

从上图中我们可以看出，不同样品的低频噪声电压差别很明显，这也说明了筛选的意义。2号样品的噪声电压最低，因而2号样品作为传感器的电流转电压部件最合适。