Чем малошумящие транзисторы отличаются от других?

Да, я знаю: у них более низкий уровень шума. Что я имею в виду, как это достигается? И я думаю, что также должен быть компромисс (иначе все транзисторы были бы сделаны с низким уровнем шума?)

Эти устройства предназначены для всплеска, лавины, мерцания и теплового шума.

Взрывной шум является результатом несовместимого осаждения ионов в процессе изготовления полупроводника. Он уменьшается за счет повышения строгости критериев отбора / отбраковки, продажи чипов разных классов (например, быстро, медленно); изменениями в макете, чтобы лучше учесть изменения процесса; и изменениями в самом производственном процессе для улучшения однородности осаждения.

Я думаю о лавинообразном шуме как усиленном дробовом шуме . При обратном смещении некоторые электроны сталкиваются с решеткой в ​​области обеднения PN-перехода с энергией, достаточной для образования пары электрон-дырка. В зависимости от напряжения обратного смещения и характеристик переходов может распространяться лавинный пробой, регистрирующийся как всплеск тока. Производители уменьшают его, внося изменения в конструкцию и процесс, чтобы увеличить длину области обеднения (уменьшенное поле) и увеличить энергию, необходимую для освобождения соседних электронно-дырочных пар.

Фликкер-шум , также называемый 1 / f, и розовый шум возникают из-за «медленных колебаний свойств ... материалов» ^[1] во время работы. Поскольку он представляет собой сумму других источников низкочастотного шума, к нему обращаются при идентификации этих источников.

Тепловой шум прямо пропорционален температуре, поэтому любое изменение, которое снижает местные температуры, улучшает этот показатель. Например, изменение упаковки матрицы для лучшего рассеивания; или изменения макета для распространения локальных текущих горячих точек.

Теперь, когда я прочитал больше об этом, свойства транзисторов, которые влияют на шум:

БПТ

• Низкое базовое сопротивление растекания r _bb (и объемное сопротивление эмиттера R _ee ?) Снижает (гауссовский, белый) тепловой шум .
• Высокая трансдуктивность снижает базовый ток, что снижает как (гауссовский, белый) дробовый шум, так и (розовый) фликкер-шум, вызванный модуляцией базового тока.

JFETs

• Большая трансдуктивность снижает тепловой шум, вызванный сопротивлением канала
• Кроме того, вы можете уменьшить тепловой шум, подключив несколько JFET параллельно, но когда емкость параллельного входа превысит емкость источника, он снова начнет ухудшаться из-за затухания. Так что здесь помогает более низкая входная емкость.
• Ток утечки затвора вызывает шум выстрела. Это обычно очень мало, но может стать заметным, если JFET горячий.
• Взрыв или попкорн шум, вызванный производственными дефектами, но должен быть минимальным в современных устройствах

Другими причинами шума являются свойства схемы, а не устройства.

источники

• Self, Аудио дизайн малых сигналов, Ch. 1
• Horowitz & Hill, Искусство электроники, 7.1 3 Напряжение на транзисторном усилителе и шум тока
• Худ, Искусство линейной электроники, гл. 16 шум и гул

Это не рекомендуется для других целей:

Избегайте использования JFET «с низким уровнем шума», рекламируемых для аудио приложений. Эти устройства достигают низкого уровня шума за счет большей входной емкости и тока утечки.

Экспериментаторский подход к обнаружению резонансов Шумана

Шум является изменением из-за внешних условий. Есть много разных типов шума. Некоторые могут быть уменьшены, некоторые не могут. Например, тепловой шум не может быть удален, но электростатический шум может быть удален / уменьшен при использовании различных типов материалов для упаковки. Это очень распространенная техника. Кроме того, изменяя материалы и допинг, мы можем уменьшить шум. Да, это определенно повлияет на производительность, например, уменьшит коэффициент усиления, если он используется в усилителе, и т. Д., Но это компромисс, на который стоит пойти, если вы можете скомпрометировать факторы поиска.