Шумы п-п приборов.

Токи и напряжения в эп подвергаются случайным изменениям, которые называю шумами. Причины:

1. Спонтанные (флуктуации(колебания) скоростей генерации и рекомбинации носителей заряда)

2. Случайные (распределение носителей заряда по электродам прибора)

3. Флуктуация скоростей диффузии и плотности носителей.

Шумы ограничивают нижний предел сигналов, которые можно обнаружить, измерить, усилить, т. е. определить пороговую чувствительность электро прибора.

Классификация:

1. Тепловые

2. Дробовые

3. Генерационные

4. Избыточные

5. Токораспределения

6. Лавинного умножения

7. Микросплавные

8. Фотонные

9. Вторичной эмиссии

10. Ионные.

1)Тепловые:

Хаотическое тепловое движение микрочастиц в кристаллической решётке п/п-ка – основная их причина. Э. п. часто представляют в виде эквивалентного шумового резистора. Спектральная плотность теплового шума:

SuТ(омега)=4kTR

Среднеквадратичное значение шумовой ЭДС на резисторе или шумового тока через резисторв полосе частот:

Uш^2=4kTRдf=Sut(омега)дf

Iш^2=4kTR^-1дf=SIT(омега)дf, SIT(омега) – спектральная плотность шумового тока.

2)Дробовые шумы:

Связаны с прохождением носителей заряда через потенциальный барьер эмиттерного перехода и кп, а также обратно-смещённый p-n переход затвор-канал в ПТ. Эти шумы описывают формулой Шотке:

Iш^2=2qIcдf

Iш^2=2qlдf

Эти шумы имеют равномерный спектр частот.

3)Генерационно-рекомбинационные шумы:

Наблюдаются в основном в полупроводниковых средах и обусловлены флуктуациями концентраций носителей в результате статического характера процессов генерации и рекомбинации. При среднем числе актов генерации и рекомбинации N0, среднеквадратичном отклонении от среднего числа актов дN^2, а также времени жизни TAU0, спектральная плотность:

Si(омега)=4I^2* дN^2*TAU0/(N0^2(1+(омега*TAU0)^2)

4)Избыточные шумы (или мерцания):

На низких частотах в полупроводниковых приборах; обусловлены флуктуациями поверхности проводимости кристалла.

Интенсивность iш^2=A(f^-m)дf

С ростом частоты шумы уменьшаютсяè их ещё называют 1/f-шумы.

В п/п-приборах эти шумы можно рассматривать как суперпозицию генерационно-рекомбинационных составляющих.

5)Токораспределения:

Шумовой ток: iш^2=2q*альфа*Iэ(I-альфа)*дf

6)Лавинного умножения

При ускорении носителей в сильных электрических полях, где носители приобретают энергию, необходимую для ионизации атома кристалла решётки при соударении:

Si(омега)=2qIобр*M^3

M^3 –коэффициент лавинного умножения