15. Шумы в полупроводниковых приборах.

Под шумами понимают самопроизвольные флуктуации U и I в п/п материалах,обусловленные неуправляемым переходом свободных НЗ по энергет уровням в ЗП и ВЗ (см. рис.)

Э л-ны, сталкиваясь, друг с другом в потоке эл тока теряют энергию,перескакивая на более низкий уровень, излучая при этом квант энергии: E = hv = E_C2 - E_C1 В приемных устр-вах происходит усиление слабых сигналов. Самопроизвольная флуктуация I ограничивает нижний предел усиливаемых сигн-в в приемных приборах 5 мкВ.Различают 3 осн вида шумов:тепловые,дробовые и НЧ. Последние наз-т еще фликкер шумы.

Тепловые шумы.

Обусловлены хаотическим движ-м НЗ и набл-ся в люб

п/п-х.Среднеквадратичное U теплового шума опред-ся выражением: = 4kTR f ,R – сопр п/п и диэл-ка f – ширина полосы пропускания.В п/п-вом материале с сопр 1 кОм среднеквадратичное U теплового шума, измеренное в полосе частот 1 ГГц, составляет 10-9 В.

Дробовые шумы.

Явл-ся преобладающими для большинства п/п приборов. Основным источником дробовых шумов явл-ся сам p-n переход.При прохождении НЗ под потенц барьером p-n перехода возникают флуктуации дрейф и диффуз-ной составляющих p-n перехода вследствие хаотического тепл движения НЗ. Это явление ан-но флуктуации тока эмиссии эл-нов и раскаленного катода. 2eJ f

Низкочастотные шумы.

Отлич-ся хар-ным спектральным распределением пропорц-но отношению 1/f_n, где n в большинстве практических случаев численно близка к 1.В реальных п/п-х приборах происхождение НЧ шумов определяется процессами на границе раздела окисел-полупроводник, окисел-проводник. Среднеквадратичное U НЧ шума:

URf^-n приближенное равенство из-за невозможности определения сопр пов-ти, т. к. оно опр-ся загрязнением пов-ти.

17. Стабилитроны.

П /п диод,предназн для стабилизации U,ограничения пост или импульсного U элементов межкаскадной связи, источников эталонов U и т. д.На ВАХ стаб-нов им-ся уч-к со слабой зав-тью U от I. Такой уч-к ВАХ набл-ся у диодов раб-щих в реж тун-го или лав-го пробоя. (см. рис.)

а)идеалВАХ стаб-на б)сх включения стаб-на.До наступления пробоя стаб-ны им очень большое статическое сопр порядка 1МОм, а после пробоя очень дифференциальное сопр порядка 1..50Ом. Знач

U стабилизации Uст

опр-ся видом пробоя, уровнем легир-ния n и p обл-й, и как правило, находится в пределах от 3 до 200В.Стаб-ны изг-ют в основном из кремния, обеспечивая низкий ток насыщения. Принцип работы.

Стаб-ны всегда вкл-т в режим стабилизации || нагрузке (см. б). В неразветвленную часть цепи включают балластный резистор R ₀, сопр, кот должно быть существенно > дифференц-го сопр стаб-на Rд . Осн задача R₀ не дать развиться лавин процессу,и при J_max дейст-но вып-ся это усле, т.е. вся мощность падает на R₀,что ограничивает распространение лавин процесса. Чем > отношение R₀/Rд, тем лучше стабилизация, и тогда ток стаб-ции можно описать равенством: Jст=(J max+ J min)/2. U ист-ка питания Uи.п. опр-ся как сумма падения U на стаб-не и балластном сопри:Uи.п. =Uст + R₀ (Jн + Jст) (3.1)

Нестаб-ть вых U вызвана: нестаб-тью вх напряж Uи.п и нестаб-тью сопря нагрузки Rн => и тока.Пусть входное U изменяется в пределах , а U на стаб-не и нагрузке на вел-ну стабилизации Uст

из (3.2) следует:

При изменении тока нагрузки Jн, ток через стаб-н

устан-ся таким, что ток J₀, U на стаб-не Uст остаются практически пост. Пусть Rн , ток нагрузки растет на Rн, тогда ток в неразветвленной части цепи можно описать равенством Jн = Jст + J ₀ .Казалось бы что он должен

на такую же вел-ну, а U на нагрузке снизится на такую же вел-ну, однако этого не происходит, т. к. даже небольшое U на стаб-не вызывает резкое тока. Поэтому изменение тока в неразветвленной части ветви в действительность описывается равенством: Jн = Jст+ J₀, т. е. тока нагрузки Jн ,компенсируется в стаб-не Jст.