In che modo i transistor a basso rumore sono diversi dagli altri?

Sì, lo so: hanno livelli di rumore più bassi. Ciò che intendo è come si ottiene questo risultato? E immagino che ci debba essere anche un compromesso (altrimenti tutti i transistor sarebbero fatti a basso rumore?)

Questi dispositivi risolvono scoppi, valanghe, sfarfallio e rumore termico.

Il rumore di scoppio è il risultato di una deposizione di ioni incoerente nel processo di fabbricazione dei semiconduttori. Si riduce intensificando la severità dei criteri di selezione / rifiuto, vendendo chip a diversi gradi (es: veloce, lento); da modifiche nel layout per meglio spiegare le variazioni del processo; e dai cambiamenti nel processo stesso per migliorare l'omogeneità della deposizione.

Penso al rumore delle valanghe come al rumore di colpo amplificato . Sotto polarizzazione inversa alcuni elettroni si scontrano con il reticolo nella regione di svuotamento della giunzione PN con energia sufficiente a formare una coppia elettrone-buco. A seconda della tensione di polarizzazione inversa e delle caratteristiche di giunzione, una rottura della valanga può propagarsi, registrandosi come picco di corrente. È ridotto dai produttori in base alla progettazione e alle modifiche del processo sia per aumentare la lunghezza della regione di svuotamento (campo ridotto) sia per aumentare l'energia richiesta per liberare le coppie di buchi di elettroni nelle vicinanze.

Flicker rumore , chiamato anche 1 / f e rumore rosa , deriva da "lente fluttuazioni di proprietà dei materiali ..." ^[1] durante il funzionamento. Poiché si tratta di una somma di altre fonti di rumore a bassa frequenza, viene indirizzata quando queste fonti vengono identificate.

Il rumore termico è direttamente proporzionale alla temperatura, quindi ogni cambiamento che abbassa le temperature locali migliora questa cifra. Ad esempio, cambiando il pacchetto die per una migliore dissipazione; o modifiche al layout per distribuire gli hotspot correnti locali.

Ora che ho letto di più su questo, proprietà dei transistor che influenzano il rumore:

BJT

• La bassa resistenza allo spargimento della base r _bb (e la resistenza di massa dell'emettitore R _ee ?) Riduce il rumore termico (gaussiano, bianco) .
• L'elevata transconduttanza riduce la corrente di base, che riduce sia il rumore di sparo (gaussiano, bianco) sia il rumore di sfarfallio (rosa) causato dalla modulazione della corrente di base.

JFETs

• L'ampia transconduttanza riduce il rumore termico causato dalla resistenza del canale
• Inoltre, è possibile ridurre il rumore termico collegando più JFET in parallelo, ma quando la capacità di ingresso in parallelo supera la capacità della sorgente, inizierà di nuovo a degradarsi per attenuazione. Quindi una capacità di ingresso inferiore aiuta qui.
• La corrente di dispersione del gate provoca rumore di sparo. Questo è normalmente estremamente piccolo, ma può diventare evidente se JFET è caldo.
• Rumore di scoppio o popcorn causato da difetti di fabbricazione, ma dovrebbe essere minimo nei dispositivi moderni

Le altre cause del rumore sono le proprietà del circuito, non il dispositivo.

fonti

• Auto, piccolo segnale audio design, cap. 1
• Horowitz & Hill, The Art of Electronics, 7.1 3 Tensione dell'amplificatore a transistor e rumore di corrente
• Hood, The Art of Linear Electronics, cap. 16 Rumore e ronzio

Questi sono scoraggiati per altri scopi:

Evitare l'uso di JFET "a basso rumore" pubblicizzati per applicazioni audio. Questi dispositivi raggiungono le loro prestazioni a basso rumore a scapito della maggiore capacità di ingresso e corrente di dispersione.

Un approccio sperimentale per rilevare le risonanze di Schumann

Il rumore è una variazione dovuta a condizioni esterne. Esistono molti tipi diversi di rumore. Alcuni possono essere ridotti, altri no. es. Il rumore termico non può essere rimosso ma il rumore elettrostatico può essere rimosso / ridotto usando diversi tipi di materiale per l'imballaggio. Questa è una tecnica molto comune utilizzata. Inoltre, cambiando materiale e doping, possiamo ridurre il rumore. Sì, ciò influenzerà sicuramente le prestazioni come ridurre il fattore di amplificazione se utilizzato in un amplificatore, ecc. Ma è un compromesso che vale la pena prendere se si può compromettere i fattori di ricerca.