Частотные свойства биполярных транзисторов.

С повышением частоты усиление, создаваемое транзистором, снижается. Рассмотрим эквивалентную схему транзистора, содержащую внутренние параметры транзистора для высоких частот, включённую по схеме с общей базой. Из представленной схемы видно, что на высоких частотах ёмкости и могут шунтировать и .

Поскольку располагается параллельно , имеющую очень малую величину (Омы): , поэтому даже на очень высоких частотах влияние незначительно. Ёмкость подключается параллельно (сотни кОм), поэтому при увеличении частоты сопротивление уменьшается и начинает шунтировать , соответственно эквивалентный генератор замыкается в основном на и не создаёт напряжение на . Другой причиной завала верхних частот в транзисторе является инерционность процессов в области базы, поскольку перенос носителей заряда требует определённого времени. Поэтому для улучшения частотных свойств транзистора следует уменьшить толщину базы, при этом уменьшается время переноса носителей заряда через базу.

Шумы в транзисторах.

При большом коэффициенте усиления, в приборе, включенном на выходе усилителя слышен шум или шорох (даже при отсутствии сигнала на входе). Чем больше коэффициент усиления, тем больше собственный шум приёмника.

Исследования показали, что токи и напряжения в электрических цепях совершают небольшие хаотичные колебания (флюктуации). Это происходит за счёт теплового движения электронов. При повышении температуры флюктуации усиливаются. При усилении сигнала флюктуации проявляются в виде шумов.

При исследовании постоянного тока было выявлено, что помимо постоянной составляющей , он содержит и переменную составляющую . Объясняется это тем, что количество электронов, проходящих через поперечное сечение проводника в равные малые промежутки времени, разное.

В ходе экспериментов было доказано, что шумовой ток представляет собой сумму переменных составляющих с различными частотами от нуля до сверхчастот. Однако любой усилитель пропускает колебания лишь в определённом диапазоне частот. Поэтому на выходе усилителя будет восприниматься лишь часть составляющих шума, определяемая шириной полосы пропускания частот данного усилителя.

Собственные шумы транзисторов ограничивают чувствительность приёмников и устройств, предназначенных для обнаружения, усиления и измерения слабых сигналов. В случае, когда полезный сигнал слабее собственных шумов, обнаружение таких сигналов практически невозможно.

За счёт происходящих флюктуации, в любом резисторе наводится шумовая ЭДС. Действующее значение этой ЭДС определяется формулой Найквиста:

где k – постоянная Больцмана (1,38 ).

Т – абсолютная температура, К.

Полный шум, возникающий в транзисторе, имеет несколько составляющих.

- Тепловые шумы. Обуславливаются тепловыми флюктуациями электронов в любом транзисторе. Так как все области транзистора обладают сопротивлением, то в них возникают шумовые напряжения. Поскольку сопротивления эмиттерной и коллекторной области сравнительно малы, то основную роль в создании тепловых шумов имеет сопротивление базы.

-Дробовые шумы. Определяются флюктуациями инжекции и экстракции в эмиттерном и коллекторном переходе.

- Шумы токораспределения (ток эмиттера между током коллектора и базы)

- Рекомбинационные шумы. Происходит за счёт процессов рекомбинации.

- Мерцательные шумы. За счёт флюктуации токов утечки с поверхности полупроводников.

Для оценки шумовых свойств транзисторов служит коэффициент шума :

Отношение мощности полезного сигнала к мощности шумов на выходе меньше, чем на входе, так как обе мощности на выходе усилены в k раз, но к мощности шумов транзистор добавляет ещё собственный шум показывает во сколько раз это отношение на входе больше, чем на выходе.

принято измерять в дБ:

(при значение Fбудет 10,20,30 дБ)

По частоте шумы распределены неравномерно. В диапазоне средних частот F имеет минимальное и примерно постоянное значение.