¿Por qué un transistor de efecto de campo produce menos ruido que un transistor bipolar?

Answer 1

La respuesta más simple es: el ruido se crea en las interfaces entre materiales que interactúan con las corrientes funcionales críticas de entrada o salida del dispositivo.

Por ejemplo, el dióxido de silicio-silicio por encima del canal MOSFET causa la mayor parte de su ruido debido a los estados de la interfaz: debido a que la corriente del canal fluye directamente contra este límite, se genera ruido.

El ruido de un BJT proviene principalmente del emisor de base polarizado hacia adelante que separa la base y el emisor; sin embargo, el ruido es más bajo que un MOSFET, pero debido a que la corriente de base fluye a través de esta unión, el ruido generado recibe ganancia y aparece como corriente de colector.

Los JFET son relativamente menos ruidosos (pero no siempre en todas las frecuencias) porque la capa de agotamiento de entrada separa los flujos de corriente de entrada y salida de los límites físicos y la corriente crítica no fluye (mucho) a través de esta capa de agotamiento. Los MESFET, al ser una variedad de JFET, tienen las mismas ventajas.

Re: Comentario FinFET de Dennis: aunque es un MOSFET, el ruido reducido es principalmente un efecto de reducción de área de escala en relación con los niveles y la ganancia actuales. Sin embargo, con esto viene una mayor capacitancia de Miller en FinFET que restringe la ganancia y el ancho de banda, por lo que no es un almuerzo gratis.

Answer 2

Los dispositivos producen ruido de voltaje (VN) y ruido de corriente (IN), dos parámetros separados. Los JFET en realidad producen MÁS VN que los BJT, suponiendo que ambos funcionan a la misma corriente. Esto se debe a que VN está relacionado con la transconductancia, y los BJT tienen una transconductancia más alta.

IN es ruido de disparo. Los JFET producen mucho menos IN que los BJT. Esto se debe a que IN está relacionado con la corriente de base / puerta, y la corriente de puerta de un JFET es mucho más baja que la corriente de base de un BJT.

Esto significa que los BJT generalmente ofrecen un mejor rendimiento de ruido para impedancias de entrada bajas, mientras que los JFET son mejores para impedancias medias y altas. Los BJT también tienen una ventaja en aplicaciones de baja potencia.

La explicación anterior se aplica en el rango de frecuencias medias. A bajas frecuencias, VN e IN aumentan tanto en JFET como en BJT. Esto se llama ruido 1 / F.

Los MOSFET tienen características de ruido similares a los JFET, pero su ruido 1 / F puede ser mucho mayor. Por lo tanto, un MOSFET puede ser una buena opción a altas frecuencias.

Una gran referencia es http://www.vishay.com/docs/70599 …

Answer 3

La pregunta se hace al revés. En general, BJT tiene mucho menos ruido en comparación con mos a una frecuencia más baja, debido a la ausencia de parpadeo. A una frecuencia más alta (región dominada por el ruido térmico) todavía BJT tiene menos pero no muy menos en comparación con mosfet.

Ruido térmico BJT = 2 * q * ic = 2KT * gm

Ruido térmico mos = 4KT * gamma * gm Tomemos gamma = 1, entonces el ruido bjt es la mitad del ruido mos.