36. Способы снижения коэффициента шума приборов. Сравнительная характеристика приборов по шумовым параметрам.
Рис. 1. Зависимость коэффициента шума от режима работы транзистора
Согласно
рисунку 1, коэффициент шума имеет
характерную особенность в виде минимума
при токе
,
где Id0
– ток при нулевом напряжении на затворе.
Таким образом, задав такие параметры
тока, можно получить низкий коэффициент
шумов.
Также, если устранить влияние буферного слоя, в котором дрейфуют разогретые электроны, приводящие к уменьшению усиления и увеличению коэффициента шума, например, с помощью создания симметричного транзистора (рис. 2), у которого нет ухода тока в буферный слой.
Рис. 2. Симметричная конструкция ПТШ
У классических ПТШ на данный момент коэффициент шума достигает NF = 1.5…2 дБ в диапазоне 10…12 ГГц.
В НЕМТ-транзисторах снижение шума обусловлено малыми контактными сопротивлениями в области истока Rs и стока Rd. Это достигается благодаря высокому уровню легирования и пространственному разделению свободных носителей заряда и соответствующих донорных примесей. На рис. 3 представлена зонная диаграмма контакта двух полупроводников с разной шириной запрещенной зоны (широкозонный материал легирован сильнее, чем узкозонный).
Рис. 3
За счет явления диффузии часть свободных носителей перейдет из области сильного легирования в область слабого легирования. При таком переходе образуется потенциальный барьер на границе, препятствующий дальнейшей диффузии. В низколегированной области перешедшие электроны образуют потенциальную яму, которая ограничивает их движение в направлении нормальном к плоскости перехода. Этот ансамбль носителей заряда получил название двумерного электронного газа, или 2D-газа. Если к рассматриваемой структуре приложить внешнее напряжение, то на границе изменится положение энергетического уровня, а соответственно количество зарядов в слое 2D-газа. Подвижность носителей в низколегированной области может существенно превышать подвижность в сильно легированной области. Материал канального слоя выбирается с высокой подвижностью носителей заряда. Так как канал слаболегированный, рассеяние электронного газа минимально, из-за сохраняется высокая подвижность.
Таким образом сопротивления стока и истока уменьшаются, а подвижность сохраняется, что обеспечивает шумы порядка NF = 0.5 …0.7 дБ на частоте 11 ГГц.