Wie unterscheiden sich rauscharme Transistoren von anderen?

Ja, ich weiß: Sie haben niedrigere Geräuschpegel. Was ich meine ist, wie wird dies erreicht? Und ich denke, es muss auch einen Kompromiss geben (sonst würden alle Transistoren rauscharm gemacht?)

Diese Geräte behandeln Burst, Lawine, Flimmern und thermisches Rauschen.

Burst-Rauschen ist das Ergebnis einer inkonsistenten Ionenabscheidung im Halbleiterherstellungsprozess. Es wird reduziert, indem die Stringenz der Auswahl- / Ablehnungskriterien eskaliert wird und Chips in verschiedenen Qualitäten verkauft werden (z. B. schnell, langsam). durch Änderungen im Layout, um Prozessschwankungen besser zu berücksichtigen; und durch Änderungen im Fab-Prozess selbst, um die Homogenität der Abscheidung zu verbessern.

Ich stelle mir Lawinengeräusche als verstärktes Schussgeräusch vor . Unter Sperrvorspannung kollidieren einige Elektronen mit dem Gitter im PN-Übergangsverarmungsbereich mit genügend Energie, um ein Elektron-Loch-Paar zu bilden. Abhängig von der Sperrvorspannung und den Sperrschichtcharakteristiken kann sich ein Lawinendurchbruch ausbreiten, der sich als Stromspitze registriert. Es wird von den Herstellern durch Design- und Prozessänderungen reduziert, um sowohl die Länge des Verarmungsbereichs (reduziertes Feld) zu erhöhen als auch die Energie zu erhöhen, die erforderlich ist, um nahegelegene Elektron-Loch-Paare freizusetzen.

Flimmergeräusche , auch 1 / f und rosa Rauschen genannt , entstehen durch "langsame Schwankungen der Eigenschaften von ... Materialien" ^[1] während des Betriebs. Da es sich um eine Summe anderer Quellen für niederfrequentes Rauschen handelt, wird es angesprochen, wenn diese Quellen identifiziert werden.

Das thermische Rauschen ist direkt proportional zur Temperatur, daher verbessert jede Änderung, die die lokalen Temperaturen senkt, diese Zahl. Zum Beispiel das Werkzeugpaket wechseln, um eine bessere Ableitung zu erreichen; oder Layoutänderungen, um lokale aktuelle Hotspots zu verteilen.

Nachdem ich mehr darüber gelesen habe, Eigenschaften von Transistoren, die das Rauschen beeinflussen:

BJTs

• Der niedrige Basisausbreitungswiderstand r _bb (und der Emittervolumenwiderstand R _ee ?) Reduziert das (Gaußsche, weiße) thermische Rauschen .
• Eine hohe Transkonduktanz reduziert den Basisstrom, wodurch sowohl das (Gaußsche, weiße) Schussrauschen als auch das (rosa) Flimmerrauschen reduziert werden, das durch die Modulation des Basisstroms verursacht wird.

JFETs

• Eine große Transkonduktanz reduziert das durch den Kanalwiderstand verursachte thermische Rauschen
• Sie können das thermische Rauschen auch reduzieren, indem Sie mehrere JFETs parallel schalten. Wenn jedoch die parallele Eingangskapazität die Quellkapazität überschreitet, wird sie durch Dämpfung wieder schlechter. Hier hilft also eine geringere Eingangskapazität.
• Gate-Leckstrom verursacht Schussgeräusche. Dies ist normalerweise extrem klein, kann sich jedoch bemerkbar machen, wenn der JFET heiß ist.
• Burst- oder Popcorngeräusche, die durch Herstellungsfehler verursacht werden, sollten jedoch in modernen Geräten minimal sein

Die anderen Ursachen für Rauschen sind Eigenschaften der Schaltung, nicht des Geräts.

Quellen

• Selbst, Kleinsignal Audio Design, Kap. 1
• Horowitz & Hill, Die Kunst der Elektronik, 7.1 3 Spannungs- und Stromrauschen des Transistorverstärkers
• Hood, Die Kunst der linearen Elektronik, Kap. 16 Lärm und Brummen

Diese werden für andere Zwecke nicht empfohlen:

Vermeiden Sie die Verwendung von rauscharmen JFETs, die für Audioanwendungen beworben werden. Diese Geräte erreichen ihre geringe Rauschleistung auf Kosten einer größeren Eingangskapazität und eines größeren Leckstroms.

Ein experimenteller Ansatz zum Nachweis der Schumann-Resonanzen

Lärm ist eine Variation aufgrund äußerer Bedingungen. Es gibt viele verschiedene Arten von Geräuschen. Einige können reduziert werden, andere nicht. zB können thermische Geräusche nicht entfernt werden, aber elektrostatische Geräusche können durch Verwendung verschiedener Arten von Verpackungsmaterialien entfernt / reduziert werden. Dies ist eine sehr verbreitete Technik. Durch Materialwechsel und Dotierung können wir außerdem das Rauschen reduzieren. Ja, dies wirkt sich definitiv auf die Leistung aus, z. B. die Reduzierung des Verstärkungsfaktors bei Verwendung in einem Verstärker usw., aber es ist einen Kompromiss wert, wenn Sie bei Suchfaktoren Kompromisse eingehen können.