Шум в плоскостных диодах

Для полупроводниковых диодов имеется только феноменологическая теория 1//-шума. В этой теории различают два вида шума — поверхностный шум и шум утечки. Рассмотрим сначала поверхностный шум. При прямых смещениях в диодах с р-п переходом происхо­дит иижекция неосновных носителей, скажем дырок, в «-по­лупроводник. Здесь «избыточные» носители рекомбинируют. Рекомбинация в полупроводниках происходит не путем непосредственных столкновений электрон — дырка, .а на некоторых центрах рекомбинации, куда последовательно захватываются дырка и электрон. Такие центры имеются как в объеме полупроводника, так и на поверхности. В полу­проводниковых приборах обычно большинство инжектиро­ванных носителей рекомбинирует на поверхности.

Связь между уровнем 1//-шума и поверхностной реком­бинацией подтверждена экспериментально. Шум, обуслов­ленный флуктуациями скорости поверхностной рекомбина­ции, получил название поверхностного. Поверхностный шум сильно зависит от обработки поверхности полупроводника и внешней среды. Этот шум возрастает с ростом скорости поверхностной рекомбинации: уровень шума выше при шли­фованной поверхности вблизи р-п перехода и ниже — при хорошо протравленной. Как отмечалось, поверхностный шум связан с флуктуациями тока инжектированных носи­телей. Поэтому он проявляется преимущественно при пря­мых смещениях диода.

Рассмотрим теперь второй вид 1//-шума полупроводни-" ковых диодов — шум утечки. На поверхности полупровод­ника между р — и n-областямн р-п перехода имеется проводя щая пленка, природа которой пока не выяснена. Проводи­мость этой пленки быстро возрастает с приложенным напря­жением, а ее флуктуации создают шум утечки. Соответст­венно шум утечки существен при больших напряжениях на р-п переходе, т. е. в удаленной от начала части об­ратной ветви вольтамперной характеристики.

На эквивалентной схеме диода источники поверхност­ного шума и шума утечки могут быть представлены' гене­раторами шумового тока, включенными параллельно пере ходу: поверхностный шум обусловлен флуктуациями тока через переход, шум утечки связан с протеканием части тока через параллельную переходу проводящую пленку. Как отмечалось в § 3.2, при флуктуациях потока инжекти­рованных носителей происходят коррелированные флукту­ации сопротивления базы, что может быть отражено "на эквивалентной схеме диода введением сопротивления моду­ляции базы Rm6 и генератора АыМб (см. рис. 3.1). Для по­верхностного шума (обусловленного флуктуациями потока инжектированных носителей) места подключения Rm6 и Дымб в эквивалентной схеме, очевидно, будут теми же, что и для дробового шума. Что касается шума утечки, то в обратной ветви вольтамперной характеристики сопротивле­ние р-п перехода Rn значительно "превышает Ru6, а поэто­му несущественно, включено Ru6 в цепь генератора шу­мового тока (как на рис. 3.1) или последовательно с R вне этой цепи. Согласно выполненным измерениям для низ-кочастотного шума роль генератора д^мб мала по срав­нению с RM6 — Интересен следующий эффект.

Поскольку сопротивление Ruq отрицательно (см. § 3.2), следует ожидать некоторого минимум шума. Такой мини­мум действительно был обнаружен на специально изготов­ленных диодах с большим сопротивлением базы вблизи рас­четного значения тока диода [5]. На обычных диодах удается наблюдать лишь некоторое снижение шумов при больших токах. Минимум лежит за допустимой величиной тока диода.