7.zgomotele Dioda

Zgomotele dispozitivelor semiconductoare În orice diodă semiconductoare zgomotele interne apar din următoarele două cauze: • fluctuaţia aleatoare a numărului purtătorilor de sarcini ce trec prin bariera de potenţial a joncţiunii p-n, ceea ce generează fluctuaţii ale curentului prin diodă, percepute ca zgomote de alice; • rezistenţa de volum (de pierderi) a diodei, care va genera zgomote termice. Valoarea medie pătratică a curentului de zgomot de alice se poate determina cu ajutorul formulei lui Schottky: iza2  2eBe  I 0i , (2.27) unde e – sarcina electronului (1,602 1019 C), Be – banda eficace de zgomot, în limitele căreia ne interesează aceste zgomote, iar I 0i – componenta de c.c. a curentului convenţional i ce trece prin dispozitivul semiconductor analizat. În această relaţie se face însumarea valorilor absolute ale curenţilor convenţionali, deoarece aceştia sunt statistic independenţi. După cum ştim, curentul prin dioda semiconductoare se poate determina cu relaţia: I  I s  exp   u   1 (2.28) unde u – tensiunea la bornele diodei,   e kT , I s – curentul invers de saturaţie al diodei. Prin urmare, curentul I prin diodă are două componente: • I s exp   u  – curentul datorat tensiunii de polarizare directă u; • I s – curentul invers de saturaţie al diodei. Aceşti curenţi sunt statistic independenţi, astfel că: I za2  2eBe  I s exp   u   I s  .

(2.29)

Având în vedere expresia curentului I prin diodă (), putem scrie că: I za2  2eBe  I  2 I s  ,

(2.30)

relaţie care ne permite să evaluăm curentul de zgomot de alice al diodei semiconductoare, cunoscând componenta de c.c. a curentului prin diodă şi parametrul I s ce caracterizează dioda.

Fig. 2.6 Schema echivalentă de zgomot a diodei semiconductoare În schema echivalentă de zgomot a diodei semiconductoare, prezentată în fig. 2.6, în paralel cu generatorul de curent de zgomot de alice vom regăsi capacitatea Cd a joncţiunii p-n şi conductanţa diferenţială a diodei: I e e  I s exp   u    I  Is  . (2.31) u kT kT Zgomotele termice ale rezistenţei de volum rd a diodei sunt reprezentate în schema echivalentă de zgomot printr-un generator de tensiune de zgomot, a cărui valoare medie pătratică va fi egală cu: g

u z2  4kTrd Be .

(2.32)

Aceste zgomote pot creşte odată cu creşterea curentului prin diodă, deoarece temperatura joncţiunii creşte proporţional cu puterea disipată pe diodă. În circuitele electronice dintr-un receptor radio, o diodă semiconductoare poate fi utilizată fie la polarizare inversă (ca diodă varicap – în circuitele selective, ca diodă varactoare – în amplificatoarele parametrice sau ca diodă de comutaţie – în circuitele de comutare a traseului semnalului), fie la polarizare directă (ca diodă tunel – în etaje de amplificare sau ca diodă de comutaţie – în circuitele de comutare a traseului semnalului). În primul caz predominante vor fi zgomotele termice ale rezistenţei de volum, fapt pentru care, atunci când se impune micşorarea zgomotelor interne ale diodei se pot folosi metode tehnologice de reducere a rezistenţei de volum sau metode criogenetice, pentru reducerea temperaturii joncţiunii, îndeosebi în amplificatoarele parametrice.