59.Шумы полупроводниковых приборов. Сравнительная оценка шумовых свойств бт пт.

Электрические шумы, сопровождающие процессы генерирования, усиления или преобразования полезных сигналов электронными приборами. Определяют мин. (пороговую) величину полезного сигнала, при к-рой он ещё может быть воспроизведён или усилен без искажений, приводят к уширен и ю спектральной линии генерируемых колебаний. В общем случае вклад в Ш. э. п. вносят как естеств. шумы (дробовые, фликкерные, тепловые), так и техн. шумы.

Вредное влияние естеств. Ш. э. п. на качество работы прибора может быть значительно ослаблено спец. техн. мерами, учитывающими физ. природу каждого из этих шумов. Так, для снижения уровня дробового шума в ЭВП используют такие режимы их работы, при к-рых ток катода меньше полного тока электронной эмиссии (режим пространств, заряда). При работе в таких режимах вблизи катода возникает минимум потенциала (виртуальный кагод), демпфирующий флуктуации тока катода (явление т. н. депрессии дробового шума пространств, зарядом). Указанный механизм успешно используется в диапазоне достаточно низких частот, для к-рого несущественно влияние эффектов, связанных с конечным временем пролёта эл-нов от катода к аноду (пролётных эффектов). В диапазоне СВЧ механизм подавления дробовых шумов значительно сложнее.

Приколичеств, оценке Ш. э. п. обычно отвлекаются от учёта каждого отд. источника шума, рассматривая нек-рые эквивалентные источники (генераторы шумового тока или шумового напряжения). Напр., шумовые св-ва электронных усилит, ламп характеризуют эквивалентным шумовым сопротивлением, находящимся при темп-ре 293 К и включённым на вход последовательно с источником сигнала. В др. случаях может рассматриваться согласованное с нагрузкой сопротивление, находящееся при нек-рй эквивалентной темп-ре , и ли активный четырёхполюсник, характеризуемый нек-рыми обобщёнными параметрами (шума коэффициентом или шумовой темп-рой).

Ш. БП подразделяют на тепловые(объемного сопротивления базы и последовательно с ним включенного дифференциаль­ного сопротивления эмиттерного перехода rЭ), дробовые(обус­ловленные пролетом носителей через потенциальные барьеры эмиттерного и коллекторного переходов, т.е. дробовые шумы тока базы и тока коллектора), избыточные и шуты токараспределения.

- формула Найквста(опред. среднеквадр. напряж, созд.тепловыми флуктуациями(колеб) на сопрот.базы)

При рассмотрении дробовых ш. необходимо учитывать, что электрический ток в БТ обусловлен направленным движением основных и неосновных носителей заряда. Т.к. энергия носителей заряда и их скорость неодинаковы, то кол-во носителей, пересекающих в единицу времени элементарную прощадку, перпендикулярно к направлению движения, будет флуктуировать, составляя переменную составляющую шумового тока. Дробовые ш. - формулой Шоттки

Интенсивность тепловых и дробовых ш. не зависит от частоты и имеет равномерный частотный спектр. Такие Ш. наз. Белыми шумами.

Шумы токараспределения вызываются неравномерностью распределения эммитерного тока между коллектором и базой. Возникающий при этом шумовой ток можно определить с помощью выражения

Шумовой ток, возникающий в процессе токараспределения, проходит в цепях коллектора и базы.

Избыточные шумы обусловлены неравномерностью процесса рекомбинации носителей, происходящей в основном на поверхности кристалла ПП, и наличием дефекта кристаллической решетки.интенсивность возрастает с уменьшением частоты, и на звуковых частотах эти Ш. являются преобладающими.

Шумы ПТ имеют 3 составляющих: тепловые ш., дроборой эффект и избыточные ш. Источником теплового шума в ПТ. Являются сопротивления канала и объемные сопротивления истока и стока(знач.малы по сравн. с сопр.канала). Определяются формулой Найквиста

Источником дробового шума являются флуктуации тока затвора, проходящие через обратносмещенный р-n переход затвор-канал в ПТ с управляющим p-n переходом, или тока утечки затвора в МДП-транзисторах.

На высоких частотах тепловая составляющая шума через емкость обратной связи проникает в цепь затвора и вместе с сигналом усиливается транзистором. Поэтому на высоких частотах шумы ПТ возрастают. Однако это явление наблюдается на частотах, близких к граничным, и поэтому важного практического значения не имеют. На низких частотах наиболее важной составляющей в полевых транзисторах является избыточный шум. Источником могут быть произвольные локальные изменения электрических свойств материалов и их поверхностных состояний.