Como os transistores de baixo ruído são diferentes dos outros?

Sim, eu sei: eles têm níveis mais baixos de ruído. O que quero dizer é como isso é alcançado? E acho que também deve haver uma troca (caso contrário, todos os transistores seriam feitos com baixo ruído?)

Esses dispositivos abordam ruídos estourados, avalanches, tremulações e ruídos térmicos.

O ruído de ruptura é o resultado da deposição inconsistente de íons no processo de fabricação de semicondutores. É reduzido aumentando o rigor dos critérios de seleção / rejeição, vendendo chips em diferentes graus (por exemplo: rápido, lento); por mudanças no layout para melhor explicar as variações do processo; e por mudanças no próprio processo fab para melhorar a homogeneidade da deposição.

Penso no ruído do Avalanche como um ruído de tiro amplificado . Sob polarização reversa, alguns elétrons colidem com a rede na região de depleção da junção PN com energia suficiente para formar um par elétron-buraco. Dependendo da tensão de polarização reversa e das características da junção, uma quebra de avalanche pode se propagar, registrando-se como um pico de corrente. É reduzido pelos fabricantes devido a alterações no projeto e no processo para aumentar o comprimento da região de depleção (campo reduzido) e aumentar a energia necessária para liberar pares de elétrons-orifícios próximos.

O ruído de cintilação , também chamado de 1/f e ruído rosa , provém de "flutuações lentas das propriedades de ... materiais" ^[1] durante a operação. Como é uma soma de outras fontes de ruído de baixa frequência, é abordada à medida que essas fontes são identificadas.

O ruído térmico é diretamente proporcional à temperatura; portanto, qualquer alteração que diminua a temperatura local melhora esse valor. Por exemplo, mudando o pacote da matriz para melhor dissipação; ou alterações de layout para espalhar pontos de acesso atuais locais.

Agora que li mais sobre isso, propriedades dos transistores que afetam o ruído:

BJTs

• A baixa resistência à propagação da base r _bb (e a resistência do emissor emite R _ee ?) Reduz o ruído térmico (gaussiano, branco) .
• A alta transcondutância reduz a corrente de base, o que reduz o ruído de tiro (gaussiano, branco) e o ruído de cintilação (rosa) causados ​​pela modulação da corrente de base.

JFETs

• Grande transcondutância reduz o ruído térmico causado pela resistência do canal
• Além disso, você pode reduzir o ruído térmico conectando vários JFETs em paralelo, mas quando a capacitância de entrada paralela exceder a capacitância da fonte, ela começará a degradar novamente pela atenuação. Portanto, menor capacitância de entrada ajuda aqui.
• A corrente de fuga do portão causa ruído no disparo. Normalmente, é extremamente pequeno, mas pode se tornar visível se o JFET estiver quente.
• Ruído de explosão ou pipoca causado por defeitos de fabricação, mas deve ser mínimo em dispositivos modernos

As outras causas do ruído são propriedades do circuito, não o dispositivo.

Fontes

• Auto, design de áudio para pequenos sinais, cap. 1 1
• Horowitz & Hill, The Art of Electronics, 7,1 3 Tensão do amplificador do transistor e ruído da corrente
• Hood, A arte da eletrônica linear, cap. 16 barulho e zumbido

Estes são desencorajados para outros fins:

Evite usar JFETs de "baixo ruído" anunciados para aplicativos de áudio. Esses dispositivos alcançam desempenho de baixo ruído à custa de maior capacitância de entrada e corrente de fuga.

Uma abordagem experimental para detectar as ressonâncias de Schumann

O ruído é variação devido a condições externas. Existem muitos tipos diferentes de ruído. Alguns podem ser reduzidos, outros não. Por exemplo, o ruído térmico não pode ser removido, mas o ruído eletrostático pode ser removido / reduzido usando diferentes tipos de material para embalagem. Esta é uma técnica muito comum usada. Além disso, mudando os materiais e o doping, podemos reduzir o ruído. Sim, isso definitivamente afetará o desempenho, como reduzir o fator de amplificação, se usado em um amplificador, etc., mas é um compromisso que vale a pena assumir, se você pode comprometer os fatores de pesquisa.