92. Тепловые шумы

Хаотическое тепловое движение микрочастиц в кр. решетке п/п являются типовой причиной тепловых шумов в п/п ЭП.

ЭП часто представляют в виде эквивалентного шумового резистора. Спектральная плотность теплового шума резистора по всей полосе частот - величина постоянная.

Cреднекватратичное значение шумовой ЭДС на резисторе или шумового тока через резистор по полосе частот определяется соотношением.

Где -спектральная плотность шумового тока при коротком замыкании выводов резистора

Во многих случаях шумы удобно оценивать мощностью, отдаваемой шумящим сопротивлением в согласованную нагрузку Ru=R. В этом случае:

Это позволяет получить формулу Найквиса:

Из данной формулы следует, что при согласованной нагрузке мощность шума не зависит от сопротивления. На частотах, когда квант энергии hf соизмерим с kT, приведенное соотношение не выполняется. Уточненная формула имеет вид

Шумы в базе биполярного транхистора могут быть оценены с помощью следующего выражения:

Шумы в канале полевого транзистора оцениваются с помощью данного выражения:

93. Дробовые шумы.

Дробовой шум связан с прохождением носителей через потенциальные барьеры эмиттерного и коллекторного переходов, а также обратно смещенного p-n перехода затвор-канал в полевых транзисторах. Эти шумы описываются формулой Шотки:

Дробовый шум имеет равномерный спектр частот.

94. Генерационно-рекомбинационные шумы.

Наблюдается в основном в п/п средах и обусловлен флуктуациями концентрации носителей в результате статистического характера процессов генерации и рекомбинации.

Основную роль в примесных п/п играют рекомбинация и генерация носителей на глубоких донорных и акцепторных уровнях, образующие генерационно-рекомбинационные центры.

При среднем числе актов генерации и рекомбинации N0, среднеквадратическом отклонении от среднего числа актов генерации и рекомбинации а также времени жизни носителей спектральная плотность генерационно-рекомбинационного шума в примесном п/п:

Для материалов с проводимостью, близкой к собственной, и равновечной концентрации носителей n0 и p0 среднеквадратичное отклонение равно

И спектральная плотность шума определяется как

95. Избыточные шумы

На низких частотах в п/п приборах проявляются значительные шумы, обусловленные флуктуациями поверхности проводимости кристалла. Они называются избыточными или шумами мерцания.

Интенсивность избыточных шумов можно описать соотношением:

Согласно диапазону выражению избыточные шумы с ростом частоты быстро уменьшаются. В п/п приборах – шум можно рассматривать как суперпозицию генерационно-рекомбинационных составляющих. Дефекты кристалла, наличие примесей на его поверхности, образование точкой инородной поверхностной пленки, наличие на поверхности влаги, загрязнений и тд

96. Шумы токораспределения.

В биполярных транзисторах в процессе распределения эмиттерного тока между коллектором и базой возникают шумы токараспределения.

Шумовой ток, возникающий при токораспределении, протекает в цепях коллектора и базы и определяется выражением:

97. Шумы лавинного умножения

Такой шум наблюдается при ускорении носителей в сильных электрических полях, где носители приобретают энергию, необходимую для ионизации атома кристаллической решетки при соударении. Из-за статического разброса длины свободного пробега носителей между соударениями моменты возникновения новых носителей заряда и их количество флуктуируют во времени, что приводит к появлению шумового тока.

98. Микроплазменные шумы

Такие шумы наблюдаются в виде ступенчатого сигнала с амплитудой порядка А. Он возникает в сильном электрическом поле, например p-n переходе при напряжении близком к напряжению электрического пробоя. Шум локализуется внутри перехода на малом участке м где имеются трещины и другие дефекты.

99. Взрывные шумы

Взрывной шум проявляется в виде хаотических импульсов с мало изменяющейся амплитудой порядка А, но случайной и относительно большой длительностью импульсов и интервалов между ними. Этот шум в обратном включении p-n перехода приборов обусловлен нерегулярным появлением-исчезновением поверхностей каналов, а в прямо включенных-дефектами кристалла в области перехода, в частности дислокациями.