ШУМЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ

Электрические шумы, сопровождающие процессы генерирования, усиления или преобразования полезных сигналов электронными приборами. Определяют мин. (пороговую) величину полезного сигнала, при которой он ещё может быть воспроизведён или усилен без искажений, приводят к уширению спектральной линии генерируемых колебаний. В общем случае вклад в Ш. э. п. вносят как естеств. шумы (дробовые, фликкерные, тепловые), так и техн. шумы.

Естественные Ш. э. п. В вакуумных и газоразрядных приборах естеств. шумы связаны главным образом с дробовым шумом, обусловленным неравномерной эмиссией электронов из катода. На НЧ значит, вклад могут вносить фликкерные шумы, возникающие на катоде вследствие медленных локальных флуктуации его эмиссионной способности (мерцания эффект). В газоразрядных приборах низкого давления существ, роль играют тепловые шумы, связанные с тепловым движением заряженных частиц. В ПП приборах шумы обусловлены след, факторами: случайным характером процессов генерации и рекомбинации электронов и дырок (избыточный, или фликкерный, шум); флуктуациями тока и напряжения за счёт статистич. разброса скоростей носителей заряда (тепловой шум); дискретностью переноса зарядов в диффузионном или дрейфовом потоке, а также случайным характером токораспределения между электродами (дробовой шум). Естеств. шумы приборов квантовой электроники ничтожно малы и обусловлены спонтанным излучением (см. также Квантовый шум).

Вредное влияние естеств. Ш. э. п. на качество работы прибора может быть значительно ослаблено спец. техн. мерами, учитывающими физ. природу каждого из этих шумов. Так, для снижения уровня дробового шума в ЭВП используют такие режимы их работы, при которых ток катода меньше полного тока электронной эмиссии (режим пространств, заряда). При работе в таких режимах вблизи катода возникает минимум потенциала (виртуальный катод), демпфирующий флуктуации тока катода (явление депрессии дробового шума пространств, зарядом). Указанный механизм успешно используется в диапазоне достаточно низких частот, для которого несущественно влияние эффектов, связанных с конечным временем пролёта электронов от катода к аноду (пролётных эффектов). В диапазоне СВЧ механизм подавления дробовых шумов значительно сложнее (см. Электронный поток).

Для понижения дробового и фликкерного шумов ЭВП большое значение при разработке и изготовлении этих приборов придаётся повышению однородности катода, тщательному обезгаживанию, приведению всех узлов прибора и его параметров в стабильное состояние в ходе тренировки электронных приборов. Осн. путь снижения тепловых Ш. э. п. (как это следует из ф-лы Найквиста) - уменьшение активных потерь в элект-родинамич. системах приборов, понижение температуры (охлаждение приборов). Снижение уровня шумов в ПП приборах достигается след, мерами: уменьшением паразитных контактных сопротивлений; уменьшением времени пролёта носителей заряда; уменьшением ёмкостей ПП приборов; совершенствованием технологич. процесса с целью обеспечения заданного состава исходных материалов и профиля легирования разл. областей структуры ПП прибора (см., например, Малошумящий транзистор).

Технические Ш. э. п. Применительно к ПП приборам термин «технические шумы» обычно не употребляется. Среди техн. шумов ЭВП осн. значение имеют шумы токораспределения, шумы вторичной электронной эмиссии, ионный шум, а также шумы контактные, вибрационные и др. Шумы токораспределения возникают из-за случайного перераспределения тока между электродами прибора, что приводит к увеличению флуктуации в его электронном потоке. Осн. средство борьбы с такими шумами - улучшение токопрохождения в приборе. Шумы вторичной электронной эмиссии заключаются в дополнит, флук-туациях ВЧ поля, индуцируемого вторичными электронами, испускаемыми электродами прибора (в основном коллектором). Такие шумы успешно подавляют, используя для электродов материалы с низким коэф. вторичной эмиссии, а также спец. конструкции коллекторных узлов, препятствующие проникновению вторичных электронов в электродина-мич. систему. Ионные шумы обусловлены электронно-ионными столкновениями, бомбардировкой катода ионами, а также плазменными колебаниями ионов, модулирующими ВЧ сигнал. Ионные шумы подавляются тщательным обезга-живанием прибора, устранением в нём ионных ловушек, в частности в области катода. К техн. шумам относят также Ш. э. п. в узкой полосе частот, например гудение, вызванное магн. полем тока подогревателя катода, микрофонный эффект, трески, возникающие при вибрации приборов и попадании в их рабочее пространство посторонних частиц, шорохи, появляющиеся при ухудшении межэлектродной изоляции.

При количеств, оценке Ш. э. п. обычно отвлекаются от учёта каждого отд. источника шума, рассматривая некоторые эквивалентные источники (генераторы шумового тока или шумового напряжения). Напр., шумовые свойства электронных усилит, ламп характеризуют эквивалентным шумовым сопротивлением, находящимся при температуре 293 К и включённым на вход последовательно с источником сигнала. В др. случаях может рассматриваться согласованное с нагрузкой сопротивление, находящееся при нек-рй эквивалентной температуре (см. Шумовая температура), или активный четырёхполюсник, характеризуемый некоторыми обобщёнными параметрами (шума коэффициентом или шумовой температурой).

Copyright © 2002 - 2017 Ravnopravie.kharkov.ua. All Rights Reserved.