플리커 잡음 (Flicker Noise (1/f Noise))
쉽게 풀면
열잡음이 모든 주파수에서 고르게 나타나는 것과 달리, 플리커 잡음은 주파수가 낮을수록 커집니다. 스펙트럼을 그리면 낮은 주파수 쪽으로 계속 올라가는 모양이 되어 1/f 잡음이라고도 부릅니다. 반도체 계면의 결함에 전하가 붙잡혔다 풀려나는 과정이 주된 원인으로 설명되며, 느리게 변하는 신호를 다루는 회로에서 특히 문제가 됩니다.
왜 중요한가
직류나 수 헤르츠 수준의 느린 신호를 다루는 센서 인터페이스, 생체신호 계측, 정밀 기준 회로에서는 이 잡음이 분해능을 좌우하는 지배적 요인입니다. 발진기에서는 이 저주파 잡음이 반송파 주위로 옮겨져 위상잡음을 키우므로 무선 통신 성능에도 직접 영향을 줍니다. 그래서 칩 설계에서 소자 종류와 면적을 정할 때 중요한 판단 근거가 됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
잡음이 큰 저주파 대역을 피해 신호를 변조했다가 되돌리는 표준적 대응 기법입니다.
조금 더 깊게 보면
잡음 전력밀도가 열잡음 수준과 같아지는 주파수를 코너 주파수라 부르며, 이 값이 낮을수록 저주파 특성이 좋은 소자입니다. 금속산화막 반도체 소자는 게이트 절연막 계면의 포획 준위 때문에 코너 주파수가 수십 킬로헤르츠에 이르기도 하는 반면, 양극성 접합 트랜지스터는 대체로 훨씬 낮습니다. 잡음 세기가 소자 면적에 반비례하는 경향이 있어 입력단 소자의 면적을 키우는 것이 기본 대응이며, 신호를 고주파로 변조했다가 되돌리는 초퍼 기법이나 자동 영점 보정 기법이 함께 쓰입니다.
주의할 점
플리커 잡음은 소자 구조와 공정에 크게 의존해 같은 회로라도 공정이 바뀌면 값이 달라지므로, 다른 공정의 수치를 그대로 인용하면 안 됩니다. 열잡음이 물리적 하한인 것과 달리 이 잡음은 공정과 소자 선택으로 상당히 줄일 수 있습니다.