6.3. ШУМ ТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ {81-83]

Шум токораспределения возникает всегда, когда ток разделяется между двумя электродами. Наиболее известным примером является шум токораспределения в пентодах. В соответствии с (2.43), если электроны эмиттиру-ются катодом с интенсивностью Пс и попадают на анод с интенсивностью Па, то

var Па = Я'var fte + M(l-Я), (6.38)

где Х = Па1пс- Следовательно,

if) = 2 var а = 2Я' var е + 2псЯ (1-Я), (6.38а)

S (f) = 2varft,. (6.386)

Так как 1с=дпс, /а = / - токи, а Mq {Пс - Пе) и AIa = q{na~ Па) - ш флукт/ации, ТО ДЛЯ частот, на которых влияние времени пролета незначительно

S, (f) = 294arfte.

с

5,- (/) = Я^5. if) + 2qn,X (1 - Я) = Я=5. (/) + 2ql,l (1 - Я).

ас с

(6.39)

Поскольку !к = 1а/1с И 1г=1с-1а - ТОК экранной сетки, последний член равенства (6.39) может быть записан в виде

2qIJz/Ic. (6,39а)

.Его называют компонентой шума, обусловленной токо-распределением. Таким образом, ясно, что шум распре-

Рис. 6.8. Расположение генератора шумового тока распределения в эквивалентной схеме пентода.

деления может быть представлен источником тока

У включенным между экранной сеткой и анодом (рис. 6.8), где I

Т= 29/еЯ (1 - Я) Af = 29 {Jahjlc) Ц. (G.396)

Вернемся теперь к шуму иа низких частотах в транзисторах, включенных по схеме с общей базой. При холостом ходе в цепи эмиттера и пренебрежимо малом токе насыщения коллектора мы имели {6.20а)

F2qIaf{l-ai)Af. (6.40)

Очевидно, что эта компонента обусловлена шумом распределения. Поскольку в цепи эмиттера включен источник тока и, следовательно, ток эмиттера не флуктуирует, следует ожидать шума распределения с А=а/, это как раз и выражает равенство {6.20а).

6.4. ФЛИККЕР-ШУМ

А. Фликкер-шум в вакуумных лампах

Поскольку вакуумные лампы быстро вытесняются биполярными и полевыми транзисторами, нет необходимости вдаваться в подробное объяснение этого эффекта в лампах. Ограничимся обсуждением ламп с оксидными катодами.

Долгое время считалось, что фликкер-шум вызывается флуктуациями тока эмиссии, которые в свою очередь обусловлены флуктуациями работы выхода. Но теперь известно, главным образом благодаря работам Р. Р. Джонсона и др. [86], что этот процесс несколько сложнее. Установлено, что его причиной являются флуктуации появления атомов бария или отравляющих воздействий на поверхности зерен, сопровождаемые миграцией доноров сквозь эффективную эмиттирующую часть зерен.

Измерения, проведенные на диодах с подвижными анодами, показали, что эквивалентное сопротивление фликкер-шума Rnt убывает с уменьшением расстояния между анодом и катодом. Поэтому следует ожидать, что то же самое верно для триодов. Поскольку при данном токе анода /а крутизна лампы gm возрастает с уменьшением расстояния dcg между сеткой и катодом, то при прочих равных условиях лампы с большей крутизной должны иметь меньшее эквивалентное сопротив-

ление фликкер-шума Rnf- Это подтвери<дается экспериментом.

Конечно, существует очень много других факторов, которые определяют величину фликкер-шума данной лампы. По этой причине ваи<но подбирать малошумя-щий тип лампы и, в пределах данного типа, малошумя-щие экземпляры. По в общем мои<но рекомендовать поиск среди ламп с высокой крутизной.

Б. Фликкер-шум в полупроводниковых нитях

Теория фликкер-шума в полупроводниковых нитях была развита Мак-Уэртером [87], а ее упрощенное изло-и<ение было дано Ван дер Зилом [24]. Мы будем следовать последней работе.

В теории Мак-Уэртера фликкер-шум связывается с поверхностными состояниями полупроводниковых элементов. Существуют два типа таких состояний: быстрые и медленные . Первые определяют частую рекомбинацию дырок и электронов и, так как они характеризуются малой постоянной времени, предполагается, что они располои<ены на поверхности раздела полупроводника и оксидного слоя, который всегда имеется. Медленные состояния расположены в самом оксидном слое, и их энергия и плотность сильно зависят от предыстории поверхности и от окружающих газов.

Так называемый эксперимент с полевым эффектом показывает, что эти медленные состояния имеют широкое распределение постоянных времени. В этом эксперименте используется плоский конденсатор, образованный металлом и тонкой полупровод ковой пластиной. Прикладывается цеременное напряи<ение и регистрируется модуляция проводимости полупроводника переменным электрическим полем. Этот эксперимент показывает, что плотность вероятности постоянных времени может быть приближенно записана в виде

in?vx,) - 1 << \ < S (6.41)

и нуль при остальных т.

Такое распределение постоянных времени может получиться либо за счет туннельного прохои<дения сквозь потенциальный барьер, расположенный между объемом полупроводника и медленными поверхностными состоя-