5.5.2. Шум канала ПТ

Шум, обусловленный флуктуациями плотности носителей в канале ПТ, был рассчитан ван-дер-Зилом [62], а позднее Влиетом и Хиаттом [69]. Такие флуктуации возможны в тех случаях, когда ХШР- и рекомбинационно-генерационные центры присутствуют в области канала или при низких температурах, если только часть доноров или акцепторов, находящихся в области канала, ионизована.

Спектр такого шума можно выразить через эквивалентное шумовое сопротивление которое по форме сходно с выражением в уравнении (5.42)

где постоянная времени флуктуации. Такая форма спектра экспериментально наблюдалась Хэллдеем и Бранком [14] на кремниевых и германиевых ПТ. Однако трудно определить, был ли шум, который они измеряли, обусловлен флуктуациями плотности носителей в канале или генерационными процессами в обедненной области. В соответствии с работой Саха [50] первая шумовая компонента должна быть незначительной при комнатной температуре.

Однако при понижении температуры флуктуации плотности носителей в канале могут вносить существенный вклад в шум ПТ. Черчилль и Лауритцен выполнили измерения шумов в кремниевых ПТ для температур ниже 125 К. Они обнаружили уровни шумов примерно на 23 дБ выше, чем можно было ожидать, имея в виду только тепловой шум канала. Их экспериментальные результаты находятся в хорошем соответствии с гипотезой о флуктуации плотности носителей, если в соответствующих выражениях учитывать зависимость подвижности носителей от величины электрического напряжения.

Вообще говоря, низкотемпературный шум ПТ нельзя объяснить, исходя из представлений только об одном механизме возникновения шума. Хиатт с сотр. [22] выполнили измерения спектров шума при низких температурах в интервале 80—200 К на нескольких приборах и показали, что имеют место несколько типов генерационно-рекомбинационных процессов, два из которых они связали с присутствием ловушек в канале ПТ. Энергии активации, найденные для этих процессов, составляли Менее глубокому уровню могут соответствовать ловушки захвата с энергией которые часто присутствуют в кремнии, и, как правило, их связывают с присутствием кислорода [7, 35]; более глубокий уровень может быть связан с никелем, который имеет акцепторный уровень в кремнии на ниже дна зоны проводимости.