женных, так и для положительно заряженных носителей заряда. Действие силы Лоренца будет увеличивать плотность носителей в центре пучка и уменьшать на краях. Однако такое распределение носителей по сечению пучка нестабильно. Например, при случайном локальном увеличении плотности носителей относительно равновесного значения произойдет ослабление удерживающего магнитного поля, и область повышенной концентрации будет диффундировать к краю пучка, еще больше нарушаяравновесное распределение. В газовой плазме при таких процессах происходит полное разрушение пучка. В полупроводнике же это приводит к тому, что ток носителей будет не ламинарным, а квазистационарным турбулентным.

В настоящее время отсутствует математический аппарат, который позволял бы рассчитать спектр флуктуации от рассмотренной нестационарности. Однако при экспериментальном исследовании потока жидкости, описываемого аналогичными уравнениями, обнаружен спектр флуктуации с распределением, близким к 1 . Кроме изложенного, опубликован еще ряд работ с другими соображениями о природе 1 -шума. -

1 -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 инжекция неосновных носителей, скажем дырок, в п-по-лупроводник. 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 Б 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 полупроводниковых диодов - шум утечки. На поверхности полупроводника между р- и п областями р-п перехода имеется проводящая 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 переходу, 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 /?иб и генератора Аымб (см. рис. 3.1). Для поверхностного шума (обусловленного флуктуациями потока инжектированных носителей) места подключения Rq 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 значительно "превышает Re, а поэтому несущественно, включено Rm6 в цепь генератора шумового тока (как на рнс. 3.1) или последовательно с R вне этой цепн. Согласно выполненным измерениям для низкочастотного шума роль генератора д мала по срав-Интересен следующий эффект. Поскольку сопротивление Re отрицательно (см. § 3.2),

- следует ожидать некоторого минимум шума. Такой минимум действительно был обнаружен на специально изготовленных диодах с большим сопротивлением базы вблнз н расчетного значения тока диода [5]. На обычных диодах

i-.удается наблюдать лишь некоторое снюкенне шумов прн больших токах. Минимум лежит за допустимой величиной тока диода.

.-3* - 51

3.5. ОПИСАНИЕ И ИЗМЕРЕНИЕ ШУМОВ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДАХ

В предыдущих параграфах были рассмотрены основные виды шумов в полупроводниковых диодах. Эти виды шумов имеют различную природу, спектр и по разному зависят от протекающего через днод тока, температуры и других факторов. Ка полюсах двухполюсника, которым является днод, все эти виды шумов выступают одновременно как компоненты шума диода.

Для расчета влияния шума днода на шумовые характеристики схемы и для интерпретации результатов измерения этих характеристик необходимо определить способы описания шума диода и установить доступные для измерения параметры, характеризующие шумовые свойства днода в различных схемах егб включения. В зависимости от выполняемой диодом функции и рассматриваемой задачи возможны различные способы описания шумов днода. Прн этом используется представление диода эквивалентной схемой в виде многополюсника с ,тем или иным числом пар полюсов.

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

В этом случае шум днода в небольшой полосе частот- Д/ - можно представить в соответствии с теоремой об эквивалентном генераторе [3] либо эквнвалентнымгенераторомэ. д. с, включенным последовательно с сопротивлением днода на данной паре полюсов с шумовой э. д. с. холостого хода

]/ Ди, либо эквивалентным генератором тока, включенным параллельно сопротивлению диода с,шумовым током короткого замыкания ]ЛД1. Величины /Ди и /д7 неудобны тем, что они зависят от выбора полосы Д/. Поэтому часто пользуются другими параметрами, которые не зависят от выбора полосы Д/ и позволяют сравнивать описываемые ™н шумы с хорошо изученными тепловыми и дробовыми шумами, выражаемыми формулами (3.1) и (3.2). Эти параметры - эквивалентное шумовое сопротивление