|
| |
|
Главная Журналы При закороченных между собой затворе и истоке эквивалентная схема системы для малого сигнала приведена на рис. 89, б. Соотношение между dv(y) и соответствующим приращением тока стока did можно найти, замечая, что входное сопротивление транзистора а со стороны стока равно {l/gds)a, а транзистора р с© стороны истока - [i/igm+gds)], откуда din = • dv(y) (9-13) igm + eds)p (gds)a  V)dv(y)  (gits) (Vg-s)otrO S Рис. 89. Модель прибора (a) и соответствующая эквивалентная схема (б), для расчета тепловых шумов канала С помощью выражений для проводимостей (3-20), (3-21) и (3-23) уравнение (9-13) сводится к виду: / W (у)\Ш dv{y). (9-14) где go=2aZa/L; Wo - потенциал перекрытия; W{y)-потенциал затвор-канал; а - удельная проводимость канала; 2а, Z - толщина и ширина канала. Для определения dv(y) необходимо вычислить сопротивление dR слоя толщиной dy. С учетом (3-9) получаем dR = aZ - 2aaZ [\-(\V {y)/Wo) 4- (9-15) Используя теорему Наиквиста для • (9-14) и (9-15), находим AkTfg, Г, lW(y)\ (9-1) и выражения (9-16) После замены переменных с помощью (3-11) средний квадрат полного шумового тока запишется в виде: . V=I. cd откуда, учитывая (3-22), ( Was WcD (9-17) IWcs\ WcD 4 Г fWcsY- I + -(«cs/«o)" p. (/d o) (9-18) a /c o - нормированный ток стока, определяемый через Wgs и Wgd соотношением (3-13). На практике прибор работает обычно в режиме насыщения; предельные значения Р для этого случая при отсечке тока и при нулевом потенциале затвора равны соответственно Р(1,1 = 2/3, Р(0,1) = 1/2 [273]. Типичная величина Р в промежуточной области для кремниевых приборов составляет P(Wgs/Wo, 1)я«0,65 [276]. Из (9-17) легко определяется эквивалентное шумовое сопротивление, приведенное ко входу: при насыщении I Wgs Wgd \ (9-19) 0,65 Учет последовательных паразитных сопротивлений истока Rs и стока Rd приводит к тому, что в (9-17) и (9-19) вместо gm и PiWcs/Wo, 1) при насыщении необходимо использовать полную крутизну прибора g (см. § 5.3) и величину Р* [273]: р* = Для типичного прибора значения Р* отличаются от Р весьма незначительно. Так, при /?s~50Om, gm=l мА/В и Р=0,65, Р*=0,67. Результаты экспериментальных исследований [278, 279] показали, что в области средних частот приведенные выше соотношения хорошо выполняются на практике, однако при приближении к граничной частоте прибора наблюдается возрастание спектральной плотности шума. Одной из причин этого роста может быть емкостная связь между каналом и затвором [276]. Полученное в [276] выражение для отличается от (9-17) добавочным членом, учитывающим эту связь: Was WcD \ (9,20) где Cin - полная входная емкость, a величина S{Wgs/Wo, 1) лежит в пределах 0,1-0,15. При Сг„=4 пФ, gm=l мА/В и f=50 МГц вклад второго члена в полный шум составляет 20%. 9.2.2. Шумы затвора. Если сопротивление в цепи затвора отлично от нуля, на повышенных частотах становится существенной емкостная связь между затвором и каналом, приводящая к возрастанию шумов (индуцированный шум) на выходе прибора. Этот эффект учитывается введением эквивалентного генератора тока, частично коррелированного с шумовым генератором цепи стока. Приближенный анализ может быть выполнен (см. [274] с помощью модели прибора, изображенной на рис. 89, путем вычисления тока затвора tg через приращение заряда обедненных областей dQ, обусловленное флуктуацией напряжения dv(y). Другой путь заключается в определении ig на основании эквивалентной схемы рис. 89, в которую введены соответствующие емкости затвор-сток транзистора а и затвор-исток транзистора р. Коэффициент корреляции Сг между и i находится вычислением ii. В работе [276] с использованием модели прибора в виде цепи с распределенными параметрами получены более точные выражения для /2 и Сг- Шумовой ток затвора выражается соотношением: Р.= 4*та&.(У.(,)- (9-21) где Cin - полная входная емкость затвора, а величина Fi в практически используемой области, напряжений примерно равна 0,3. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 [ 57 ] 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 |