Представление диода двухполюсником

Если интерес представляют шумы только на одной какой-либо паре полю­сов (например на полюсах низкой частоты детектора или на полюсах промежуточной частоты смесителя), а условия на остальных полюсах фиксированы (например, полюса замкнуты накоротко или нагружены на определенные сопро­тивления), то диод можно представить двухполюсником.

В этом случае шум диода в небольшой полосе частот — Af можно представить в соответствии с теоремой об эквивалент­ном генераторе [3] либо эквивалентным генератором э.д с, включенным последовательно с сопротивлением диода на данной паре полюсов с шумовой э. д. с. холостого хода

уАи\либо эквивалентным генератором тока, включенным параллельно сопротивлению диода с,шумовым током корот­кого замыкания yAi2. Величины |/Ди2 и ]/ Ai2 неудобны тем, что они зависят от выбора полосы Af. Поэтому часто пользуются другими параметрами, которые не зависят от выбора полосы Д/ и позволяют сравнивать описываемые ими шумы с хорошо изученными тепловыми и дробовыми шумами, выражаемыми формулами (3.1) и (3.2). Эти пара­метры — эквивалентное шумовое сопротивление

Физический смысл введенных параметров следующий:

Rm— активное сопротивление, которое при комнатной температуре Т имеет на своих полюсах для полосы Д/ средний квадрат напряжения шума Аи2;

Тш— температура, при которой активное сопротивле­ние R, равное выходному сопротивлению диода, имеет на своих полюсах для полосы Af средний квадрат напря­жения шума Аи2;

/ш — ток короткого замыкания некоторого диода, единственной компонентой шума которого являются дро­бовые шумы со средним квадратом шумового тока Ai2.

Обозначим Z — R.+ ']X полное сопротивление диода

на данной паре полюсов и Y = ^ — g-\-]b соответствую­щую полную проводимость. Тогда номинальная1 мощность шума на этих полюсах будет равна

Аи2 Ai^ ~4R~ ~~ ~4g

Отношение номинальной мощности шума диода к номи­нальной мощности шума любого активного сопротивления при комнатной температуре, т. е. к кТД/, называется шумовым отношением (или относительной шумовой темпера­турой) и определяется выражением

Шумовое отношение — наиболее распространенный в практике параметр для характеристики шумовых свойств диода.

В некоторых применениях диодов их шумовые свойства характеризуют относительной спектральной плотностью

В зависимости от применения сигнал может представлять собой. -выпрямленный ток диода, ток промежуточной час­тоты, "ток гармоники и т. д.

Представление диода четырехполюсником. Во многих применениях полупроводниковых диодов интерес представ­ляют соотношения шума и сигнала на двух парах полюсов эквивалентной схемы диода — на входных и на выходных полюсах, при фиксированных условиях на остальных парах полюсов. В этом случае диод представляют четырехполюс­ником, а его шумы в полосе частот Af представляют с по­мощью двух эквивалентных генераторов — шумового тока или напряжения, включаемых одним из следующих способов

[1, 3]: либо два генератора с шумовыми э. д. с. \/~ Аи\ и

Включаемые последовательно со входом.и выходом схемы соответственно; либо два генератора с шумовыми токами ]/~Aif и j/'Ail, включаемые параллельно входу и выходу схемы соответственно; либо один генератор с шумовой э. д. с. j/^Au2 и один генератор с шумовым током ]/~Ai2, включаемые соответственно последовательно и параллельно входу и (или) выходу в одном из четырех возможных сочета­ний. Конкретный способ включения обычно выбирают таким образом, чтобы он наилучшим образом соответствовал природе физических процессов в данном устройстве.

В общем случае шумы обоих генераторов могут частично коррелировать. Тогда для полного описания шумовых свой­ств четырехполюсника необходимы четыре параметра: На-

пример, для первого способа включения Аи?, Аи\, ReAu*iAu2 и 1тДы*Ды2. Если шумы генераторов некоррелированы, то достаточно знать только два первых параметра.

Так же как и для случая двухполюсного представле­ния, при четырёхполюсиом представлении диода приме­нимы параметры Rm, Тш, /ш и В этом случае они харак­теризуют шумовые свойства диода на выходных полюсах.