|
| |
|
Главная Журналы так и флуктуации заряда ОПЗ определяются генерационно-ре-комбинационными процессами с участием глубоких примесных уровней [283]. На рис. 91 показана эквивалентная схема ПТУП, в которую включены все рассмотренные выше источники шумов. Эту схему Тепловой WI/M 1/Г-шун --чгИс)- \Йешс/пя\ щий ПТ mufRs Q) Дробовый Шум источника шум затвора ) Индуци рованный шум затвора Шум нагрузки Рис. 91. Эквивалентная шумовая схема ПТУП для частот ниже предельной *без учета корреляционных эффектов  Рис. 92. Шумовые характеристики типичного маломощного ПТУП (2N3686; Vbb=5 В; 1/gb=0) можно упростить введением одного генератора тока t„ = Vig , учитывающего суммарный эффект дробового шума затвора и индуц ированного шума, и одного генератора напряжения f„ = = Vvl соответствующего одновременному действию тепловых шумов канала и шума 1 . Типичные зависимости in(f) и Vn(f) для маломощного кремниевого транзистора приведены на рис. 92. 9.3. Шумы МОП-транзистбрбВ Механизмы возникновения шумов в МОП-транзисторах в основном аналогичны случаю ПТ с управляющим р-п-переходом. Тепловые шумы канала имеют постоянную спектральную плотность в широком интервале частот (см. рис. 93) и, так же как и для ПТУП, возрастают вблизи граничной частоты; в области высоких частот, кроме того, сказывается шум, индуцируемый в цепи затвора. На низких частотах преобладают шумы типа 1 , однако в отличие от ПТУП этот тип шума обусловлен впер-
10 10" 2 10" 10" Рис. 93. Шумовой cneKTji /г-канального МОП-ПТ в режиме насыщения [288]. Удельное сопротивление подложки равно 30 Ом • см /д; мА: 7-0.025; 2-0.1; 3-0,5; 4 - ъ вую очередь генерационно-рекомбинационными процессами на границе раздела " диэлектрик-полупроводник. Поскольку ток утечки затвора МОП-ПТ весьма мал, дробовый шум затвора практически можно не учитывать. Необходимо отметить, что 1 -компонент шума в МОП-транзисторе значительно выше, чем в ПТУП, поэтому при построении малошумящих низкочастотных схем предпочтение следует отдавать приборам с управляющим р-п-переходом. 9.3.1. Тепловые шумы канала. Теоретический анализ тепловых шумов канала и индуцированного шума затвора инверсионного МОП-ПТ без учета влияния подложки был проведен в [269, 284-286], однако эти расчеты давали сильно заниженную величину тепловых шумов канала по сравнению с опытными данными. В работе [287] было показано, что степень легирования подложки оказывает существенное влияние на тепловой шум; йоЛучённЬшавторами теоретические результаты находятся й хорошем согласии с экспериментом {288]. В некоторых случаях все же наблюдаются серьезные расхождения опытных данных с расчетами {287]; для их объяснения авторы [289, 290] использовали модель нетеплового источника «белого» шума, обусловленного локальными флуктуацйями подвижности носителей в канале за счет их взаимодействия с ионизированными примесями. Вычисление шумового тока стока, возникающего за счет тепловых флуктуации в канале, можно провести методом, аналогичным рассмотренному в 9.2.1 (см. рис. 89). Разделив прибор на два транзистора а и (3 и рассматривая действие флуктуации напряжения dv(y) в слое dy, нетрудно получить для приращения тока стока did при замкнутых между собой по переменному току электродах: Bds (gm + gmb + ЫР dv (у) g 27 (as)P где gm - крутизна характеристики пО затвору; gmb - крутизна характеристики*по подложке; gds - проводимость сток - исток; индекс р относится к верхнему транзистору, длина канала которого равна (L-у). Из (7-17) следует, что gds L-y 9 2g) • (gds)& L Кроме того, используя (7-11), (7-13) и (7-17), можно получить: fem + gm6+rt=---. • (9-29) где Qn(y) -.заряд инверсионного слоя на единицу толщины, оп- ределяемый соотношением (7-2). Подстановка (9-28) и (9-29) в (9-27) дает • did==-QAy)dv{y). " (9-30) Согласно формуле Найквиста . . dv = 4kTdRAf = 4kTAf. . (9-31) Тогда, подставляя (9-31) и (7-1) в равенство (9-30), возведен-.ное в квадрат, и интегрируя dij по от О до L, получим il= 4kTAfQ, \ (9-32) 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 |