д - коэффициент, величина и структура которого будут уточнены ниже. Показатель степени т в формуле (4-106) лежит в пределах 0,9-1,5, но, как правило, считают т - I, что сильно упрощает расчеты.

Избыточный шум в области коллекторного перехода обусловлен флуктуациями поверхностной утечки. Поэтому он зависит от ширины перевода и тем самым от коллекторного напряжения. В первом приближерии можно считать этот шум пропорциональным [поскольку ширина ступенчатого перехода YOk, см. (2-12)1:

И.кАМрА\Уи-. (4-107а)

-Избыточный шум в области эмиттерного перехода обусловлен флуктуациями поверхностной рекомбинации инжектированных носителей. Поэтому он зависит от уровня инжекции. т. е. от эмиттерного тока. В первом

приближении можно считать этот шум пропорциональным току эмиттера:

------lorlsl-----

I---1

ко

I---!

№------MoV--

Рис. 4-28. Эквивалентная схема идеализированного транзистора. Пунктиром показаны токи - источники дробовых шумов.

(4-1076)

У современных транзисторов избыточные шумы имеют существенное значение только при частотах менее нескольких килогерц. На ча-сттах 10 кГц и выше с ними обычно МОЖНО не считаться.

Теперь покажем, как учитываются шумы транзистора

на его эквивалентной схеме [71]. Возьмем за основу упрощенную схему на рис. 4-12, б исключим из нее сопротивление Гб (поскольку ему свойствен тепловой, а не дробовой шум) и разделим каждый из трех токов на составляющие (рис. 4-28). Смысл такого разделения в том, что каждая из составляющих имеет разное физическое происхождение (инжекция, экстракция, рекомбинация), а в этом случае, как показывает теория, нужно вычислять дробовые шумы раздельно. С электротехнической точки зрения указанные составляющие можно обеспечить источниками тока, подключенными между электродами Э, Б и К, как показано пунктиром на том же рисунке. Согласно (4-104) каждому такому источнику тока должен соответствовать генератор дробовых шумов, подключенный параллельно источнику тока. Кроме того, между электродами Э и Б следует подключить генератор поверхностных шумов 1.9,

а -между электродами Б и /С - генератор поверхностных шумов tnK- Тепловой шум в сопротивлении ле учитывается с помощью генератора шумов ёгб. включенного последовательно-с rg. В результате малосигнальная эквивалентная схема транзистора с источниками шумов будет такой, как показано на рис. 4-29 *. Здесь помимо собственных шумов учтен также тепловой шум в сопротивлении генератора (источника) сигнала R. Параметры шумовых, генераторов на рис. 4-29 имеют следующие значения:

. 4.г4АТ7?,А/: if. б = 46 А/; = [2(1 сс)/,-1-4 А/;

1бк =

(4-108а) (4-1086) (4-108В)

(4-108г)

(4-108Д)

1Тк=2(а/з)Д/.

Коэффициент шума. Уровень шумов в любом четырехполюснике, в том числе в транзисторном, каскаде, можно оценивать величиной коэффициента шума . Коэффициентом шума называется отношение полной-мощности шумов в нагрузке к той части полной мощности, которая обусловлена тепловыми флуктуациями в сопротивлении генератора сигнала:

re б

r-O-re-czn

К -0-I

р (Рш)полн

(4-109)

Рис. 4-29. Эквивалентная схема транзистора с генераторами шумов.

Из такого определения следует, что для идеального нешумящего четырехполюсника (или каскада) коэффициент шума равен единице, поскольку в этом случае шумы обусловлены только сопротивлением источника сигнала, т. е.

{ш)полн (т)г*

* На этой схеме, действительной для переменных составляющих, естественно, опущен генератор постоя иного тока /ко, а эмиттерный диод заменен дифференциальным сопротивлением Гд- Кроме того, принято включение ОЭ, наиболее распространенное на практике, причем в отличие от схемы на рис. 4-24 используется эквивалентный генератор al с тем чтобы сохранить связь с рис. 4-28.

* Этот сравнительный параметр оказывается удобным и наиболее распространен в радиотехнике. В физике полупроводниковых приборов за последнее время считается более информативной абсолютная характеристика шумов с помощью двух эквивалентных шумовых генераторов (э. д. с. и тока), включенных на входе четырехполюсника.. ,

Выведем значение коэффициента шума для простейшей схемы ОЭ, показанной на рис. 4-29. Сопротивление нагрузки для простоты примем идеальным, т. е. пренебрежем его собственными шумами. Тогда все слагаемые полной мощности выходных шумов можно будет представить в форме imRn- После подстановки в выражение (4-109) множитель сократится и коэффициент шума выразится следующим образом:

2] 4 .

(4-110)

т = 2

Здесь ii - компонент тока 1, пропорциональный э. д. с. ё.г, а - компоненты тока /к, пропорциональные э. д. с. е.б и токам других генераторов, показанных на рис. 4-29.

Чтобы определить компоненты t, необходимо учесть действие эквивалентного генератора al. Покажем это на примере компонента ti. Соответствующая эквивалентная схема приведена на рис. 4-30, с, где а - модуль коэффициента передачи

ч) б) в)

Рис. 4-30. Эквивалентные схемы для расчета компонентов полного тока шумов.

Воспользуемся методом суперпозиции. Оборвем сначала цепь генератора a/g. Тогда ток эмиттера будет равен:

ет.1

Теперь, наоборот, закоротим источник э. д. с. е.г, тогда ток эмиттера опре делится выражением

- коэффициент токораспределения показывающий, какая доля коллекторного тока ответвляется в цепь эмиттера.

* Генератор электродвижущей силы т.г как и другие генераторы шумов, не имеет определенной полярности, поэтому принятая на рис. 4-30, а полярность является условной. При обратной полярности изменятся направления токов 7э и ct/g по сравнению с положительными направлениями, принятыми на рис. 4-30, с. Это никак не отразится на значении коэффициента шума, так как он определяется квадратами токов.