Электронные цепи СВЧ (конспект) (стр. 15 из 17)
Максимальный шум токораспределения при
.5.2. Шумовая схемная модель ПТШ
Анализ составляющих шума субмикронного ПТШ:
1. Малошумящий режим связан с напряжением на затворе, близком к потенциалу отсечки тока стока. В этом режиме носители под затвором движутся по подложке, преодолев потенциальный барьер канал-подложка и потеряв часть энергии. Это приводит к уменьшению вероятности междолинного рассеяния. Шум, связанный с разогревом носителей является преобладающим в субмикронных ПТШ.
2. Шум токораспределения при
минимален, так как полный ток равен току подложки ( 
мал). Вклад этой составляющей минимален.3. Шум, наведенный на затворе в малошумящем режиме также минимален, так как
при увеличении 
имеет обратную зависимость. 
4. Шум канала также минимален, так как
(см. п.1)  |  |
Температура электронов (вдоль канала) может быть найдена по формуле:
где
– равновесное значение 
, 
– константа Больцмана, 
– энергия (эВ), 
– равновесное значение (эВ), 
– заселенность верхних долин, 
– энергетический зазор между верхней и нижней долинами.  |  1. разогревный шум2. шум, наведенный на затвор3. шум омических контактов |
5.3. Минимальный коэффициент шума
Минимальный коэффициент шума связан с обеспечением всех необходимых факторов, которые приводят к минимальному значению коэффициента шума. (Выбор электрического режима и условия согласования). Методика расчета минимального коэффициента шума может быть сведена к следующим этапам, учитывая, что выбор оптимальных значений питающих напряжений
также приводит к оптимальным значениям шума.1. Пересчет локальных шумовых источников ко входу и выходу четырехполюсника, используя принцип суперпозиции для линейных цепей, при этом суммарные токи на входе и на выходе:
2. Расчет волновых шумовых параметров (
- параметров). 
3. В предположении большого усиления
, когда шумами нагрузки можно пренебречь, минимальный коэффициент шума запишется: 
где
, 
4. Оптимальный коэффициент отражения по входу с учетом согласования входа четырехполюсника определяется:
5. При допущении об отсутствии влияния нагрузки на шумы на входе, что практически всегда выполняется, то условие согласования на выходе четырехполюсника – это условие передачи максимальной мощности (комплексно-сопряженное согласование). При этом:
5.4. Расчет коэффициента усиления по мощности и коэффициента устойчивости
По рассчитанным при условии минимального шума
и 
рассчитываются оптимальные значения 
и 
, обеспечивающие минимум шума (могут быть 
и 
). 
; 
; где 
.т.е. это такие нагрузки, которые необходимо обеспечить на входе и на выходе четырехполюсника. При стандартном сопротивлении генератора и нагрузки для получения на входе и на выходе четырехполюсника
, 
необходимо использовать согласующие трансформаторы (согласующие цепи). 
При известных
, 
, сопутствующий коэффициент усиления: 
,где
– матрица проводимости четырехполюсника.Коэффициент устойчивости:
где
.5.5. Анализ неоднородностей субмикронных полевых структур
Это актуально, так как при субмикронных размерах неоднородности могут быть сравнимы с рамерами структуры.
В реальных структурах (активных и пассивных) имеют место неоднородности, возникающие вследствие технологических погрешностей их изготовления. Их учесть можно, например, представляя транзистор в виде некоторой дискретной структуры вдоль третьей координаты (ширины затвора). Тогда каждая из секций будет описываться своим набором физико-топологических параметров и соответственно, Y-матрицей. Т.е. структура представляется в виде параллельно-соединенных четырехполюсников:
Параметры (геометрические, физические) в каждой секции могут задаваться либо детерминированной функцией, либо случайным образом (по соответствующему закону распределения – нормальному, равномерному, т.д. по методу Монте-Карло).
После получения результирующей Y-матрицы высокочастотные параметры рассчитываются известными методами.
5.6. Уравнения для учета распределенных эффектов в полевых структурах
 |    |
здесь
– погонное сопротивление затворной линии передачи, а 
– параметры погонной матрицы проводимости активной области транзистора, т.е. матрицы проводимости активной области транзистора, , т.е. матрицы проводимости ПТШ (без учета сопротивления металлизации затвора) единичной ширины.Первое уравнение характеризует падение напряжения на участке затворной линии
. Два других уравнения устанавливают связь между токами и напряжениями на четырехполюснике дифференциальной секции транзистора.