[khach 33]

Полевики действительно любят ток стока побольше. В этой области увеличивается крутизна и поэтому уменьшаются приведенные ко входу шумы. На практике это обычно 10-20 мА при напряжении питания порядка 10 В. Но известные мне подходящие высокочастотные полевики имеют входную емкость около 2 пФ (например BF998). Буду очень признателен, если кто-то сообщит другие модели с меньшей входной емкостью и крутизной не менее 30 мСм на диапазон UHF.

Тут надо разделить мух от котлет- полевики нужны именно с изоляцией p-n переходом -JFET- они шумят меньше MOSFET и работают при нулевом или отрицательном смещении на затворе. MOSFET в таких схемах без внешнего смещения практически неработоспособны, а делитель смещения своими шумами и утечками убьет всю логику схемы.

[jam 0]

Тут надо разделить мух от котлет- полевики нужны именно с изоляцией p-n переходом -JFET- они шумят меньше MOSFET и работают при нулевом или отрицательном смещении на затворе. MOSFET в таких схемах без внешнего смещения практически неработоспособны, а делитель смещения своими шумами и утечками убьет всю логику схемы.

Интересно откуда такой вывод? Схемы я делал - те же BF998 работают при нулевом смещении - неужели можно лучше?

[khach 33]

Интересно откуда такой вывод? Схемы я делал - те же BF998 работают при нулевом смещении - неужели можно лучше?

Из личного опыта. Да, для малого сигнала BF998 и другие приемные полевики с левой характеристикой работают вроде нормально. Но как только амплитуда сигнала начинает расти, начинается какая-то ерунда. Например затягивает фронты импульса, несимметрично фронт и спад, притом неравномерно, такое впечатление что частотные характеристики полевика меняются от амплитуды сигнала. Что там за нелинейные эффекты в транзисторе- я честно говоря неразобрался, поставил полевик с изоляцией p-n переходом и все заработало как в учебнике.

Если кто поделится нормально работающей схемкой на BF998 итд- буду очень благодарен.

[jam 0]

Из личного опыта. Да, для малого сигнала BF998 и другие приемные полевики с левой характеристикой работают вроде нормально. Но как только амплитуда сигнала начинает расти, начинается какая-то ерунда. Например затягивает фронты импульса, несимметрично фронт и спад, притом неравномерно, такое впечатление что частотные характеристики полевика меняются от амплитуды сигнала. Что там за нелинейные эффекты в транзисторе- я честно говоря неразобрался, поставил полевик с изоляцией p-n переходом и все заработало как в учебнике.

Если кто поделится нормально работающей схемкой на BF998 итд- буду очень благодарен.

Дело в том, что у p-n транзистора при большом сигнале приоткрывается переход, а у изолированного нет - если резистор в цепи обратной связи маленький, например 100ком - усилитель восстанавливается без выбросов и затягивания фронта - ну большой чуствительности при этом конечно не получить.

[MosAic 0]

3sk323

Спасибо, уважаемый jam. Прибор, конечно, любопытный. Однако, не указана почему-то нигде входная емкость. Для всех остальных малосигнальных MOSFET Ренесаса указана, а для этого нет. Может она не нормируется из-за сильного разброса? Любопытно...

 

Тут надо разделить мух от котлет- полевики нужны именно с изоляцией p-n переходом -JFET- они шумят меньше MOSFET и работают при нулевом или отрицательном смещении на затворе. MOSFET в таких схемах без внешнего смещения практически неработоспособны, а делитель смещения своими шумами и утечками убьет всю логику схемы.

Знаете, у меня вот какое представление по этому поводу:

1. JFET не забираются в UHF. Просто в силу принцыпа действия. В начале этого века JFETы на арсениде галлия едва дотягивали, если не изменяет память, до 30-70 МГц. В то же время, MOSFET работали уже на десятках гигагерц. Вернусь домой через пару недель - уточню в своих книжках.

2. JFET, как правило, имеют сравнитеьно небольшую крутизну по сравнению с MOSFET при одинаковой входной емкости. Это большой минус для малошумящих усилителей высокой частоты, как впрочем и значительная входная емкость этих приборов.

3. JFET имеет преимущество перед нормальными MOSFET только на низких частотах (порядка десятка килогерц, а то и ниже). И связано это именно с шумом 1/f (розовым). Просто есть такая качественная зависимость, что чем резче границы между структурами полупроводникового прибора, тем больше розовый шум. У JFET граница канала размытая и действительно именно розовый шум у лучших представителей на удивление низкий.

4. JFET проигрывает MOSFET еще и по току утечки (а следовательно и по дробовому шуму). В некоторых приложениях это может быть существенно. Например при измерении очень низких освещенностей, когда ловятся практически отдельные фотоны.

 

Прошу считать все изложенной моим личным "сухим остатком", оставшимся от просеивания литературы и некоторого опыта. Если в чем-то ошибся, буду рад узнать о своих заблуждениях. :)

[SIA 0]

1. JFET не забираются в UHF. Просто в силу принцыпа действия. В начале этого века JFETы на арсениде галлия едва дотягивали, если не изменяет память, до 30-70 МГц. В то же время, MOSFET работали уже на десятках гигагерц. Вернусь домой через пару недель - уточню в своих книжках.

Неверные цифры. На арсениде галлия получаются именно Jfet-ы, только затвор, как правило, не с p-n переходом, а Шоттки. Частоты там другие, 30-70 ГГц. Преимущество MOSFET - возможность получения очень короткого канала (меньше физической ширины затворной линии), недостаток - меньшая поверхностная подвижность носителей по сравнению с объемной.

2. JFET, как правило, имеют сравнитеьно небольшую крутизну по сравнению с MOSFET при одинаковой входной емкости. Это большой минус для малошумящих усилителей высокой частоты, как впрочем и значительная входная емкость этих приборов.

Отношение C/S при равных проектных нормах и длинах каналов как раз лучше у JFET. Нельзя сравнивать КП302 с каналом 15 мкм и нерасщепленными затворами с субмикронными каскодными Mosfet.

3. JFET имеет преимущество перед нормальными MOSFET только на низких частотах (порядка десятка килогерц, а то и ниже). И связано это именно с шумом 1/f (розовым). Просто есть такая качественная зависимость, что чем резче границы между структурами полупроводникового прибора, тем больше розовый шум. У JFET граница канала размытая и действительно именно розовый шум у лучших представителей на удивление низкий.

Причина совершенно другая. В МОП большую роль играют поверхностные состояния, Jfet же работает "внутри" кристалла, где нет этого механизма флуктуаций. Размер же ОПЗ как раз желательно иметь минимальный (т.е. с четкими границами канала) для уменьшения числа попадающих в ОПЗ центров генерации-рекомбинации, служащих источниками утечек и НЧ-шума.

4. JFET проигрывает MOSFET еще и по току утечки (а следовательно и по дробовому шуму). В некоторых приложениях это может быть существенно. Например при измерении очень низких освещенностей, когда ловятся практически отдельные фотоны.

Ток утечки затвора Jfet при равной температуре заведомо меньше тока утечки фотодиода, а емкость источника сигнала реально не бывает меньше сотых долей пФ. Напряжение от единичного фотона при этом настолько мало, что проблемы все равно создает ЭДС, а не ток шума. Поэтому зарядочувствительные усилители для интегральных фотоприемников, имеющие RMS шумовой заряд, опускающийся до величин меньше 1 e, выполняются в основном на Jfet, и как правило, с расщепленным затвором.

[MosAic 0]

Неверные цифры. На арсениде галлия получаются именно Jfet-ы, только затвор, как правило, не с p-n переходом, а Шоттки. Частоты там другие, 30-70 ГГц. Преимущество MOSFET - возможность получения очень короткого канала (меньше физической ширины затворной линии), недостаток - меньшая поверхностная подвижность носителей по сравнению с объемной.

 

Отношение C/S при равных проектных нормах и длинах каналов как раз лучше у JFET. Нельзя сравнивать КП302 с каналом 15 мкм и нерасщепленными затворами с субмикронными каскодными Mosfet.

Спасибо за интересные комментарии. Не могли бы вы указать какие-нибудь модели JFET, иллюстрирующие такие высокие рабочие частоты и C/S? Особенно интересуют маломощные высокочастотные приборы с возможно меньшей входной емкостью. Я коллекционирую такие :)

 

Причина совершенно другая. В МОП большую роль играют поверхностные состояния, Jfet же работает "внутри" кристалла, где нет этого механизма флуктуаций. Размер же ОПЗ как раз желательно иметь минимальный (т.е. с четкими границами канала) для уменьшения числа попадающих в ОПЗ центров генерации-рекомбинации, служащих источниками утечек и НЧ-шума.

Центры генерации-рекомбинации, насколько я знаю, возникают из-за нарушения структуры кристаллической решетки. Наиболее проблемные места - резкие границы между различными структурами прибора, ограничивающие канал. В JFET они расплывчатые по сравнению с MOSFET и поэтому "ловушек" носителей в них гораздо меньше, несмотря на бОльшие размеры канала. Просто они реже образуются. Разве не так?

 

Ток утечки затвора Jfet при равной температуре заведомо меньше тока утечки фотодиода, а емкость источника сигнала реально не бывает меньше сотых долей пФ. Напряжение от единичного фотона при этом настолько мало, что проблемы все равно создает ЭДС, а не ток шума. Поэтому зарядочувствительные усилители для интегральных фотоприемников, имеющие RMS шумовой заряд, опускающийся до величин меньше 1 e, выполняются в основном на Jfet, и как правило, с расщепленным затвором.

Почему же заведомо? Все зависит от конкретного исполнения. Да и про температуру вы сами упомянули. Вобщем-то я даже не задавался определенным типом прибора, слово "фотодиод" не звучало. И если емкость источника 0,1 пФ (мне кажется это реальнее), то изменение напряжения от 1 е будет 1,6 мкВ. Не такая уж малая величина. Особенно если вспомнить, что мы еще не задавались и полосой пропускания усилителя.

 

Понятно , что для подсчета фотонов лучше использовать трубки. Но я все же имел в виду как раз случай, когда ток датчика соизмерим с током утечки JFET. Прошу прощения за "практически отдельные фотоны". Это была неудачная фраза.

[SIA 0]

Спасибо за интересные комментарии. Не могли бы вы указать какие-нибудь модели JFET, иллюстрирующие такие высокие рабочие частоты и C/S? Особенно интересуют маломощные высокочастотные приборы с возможно меньшей входной емкостью. Я коллекционирую такие :)

Центры генерации-рекомбинации, насколько я знаю, возникают из-за нарушения структуры кристаллической решетки. Наиболее проблемные места - резкие границы между различными структурами прибора, ограничивающие канал. В JFET они расплывчатые по сравнению с MOSFET и поэтому "ловушек" носителей в них гораздо меньше, несмотря на бОльшие размеры канала. Просто они реже образуются. Разве не так?

Почему же заведомо? Все зависит от конкретного исполнения. Да и про температуру вы сами упомянули. Вобщем-то я даже не задавался определенным типом прибора, слово "фотодиод" не звучало. И если емкость источника 0,1 пФ (мне кажется это реальнее), то изменение напряжения от 1 е будет 1,6 мкВ. Не такая уж малая величина. Особенно если вспомнить, что мы еще не задавались и полосой пропускания усилителя.

 

Понятно , что для подсчета фотонов лучше использовать трубки. Но я все же имел в виду как раз случай, когда ток датчика соизмерим с током утечки JFET. Прошу прощения за "практически отдельные фотоны". Это была неудачная фраза.

ОК, принято. Напишу через 2 дня.

[dac 0]

почитайте на тему рентгеновской спектрометрии - задача та же - pin-диод - усилитель

 

насколько знаю, строится по такой схеме - диод + полевик (jfet) сидят на пельтье в вакууме (при t=-60) для минимизации шумов, далее ОУ в тех что видел - AD829. возможно подойдет OP847 от TI. типичное смещение на диоде 100-160В.

 

поскольку там задача ловить отдельные кванты, то упрощенно: сделан интегратор, затем диф цепочка - фнч - ацп

подробнее в книгах Акимов "полупроводниковые детекторы" они есть в библиотеке у Lord-n. там же расписано на тему шумов и оптимизации передаточной характеристики

[MosAic 0]

Жаль, что самого интересного вы не сообщили. А именно полосу пропускания и тип JFET. Ну и тип фотодиода, конечно. Судя по смещению и назначению, он лавинный.

[dac 0]

Жаль, что самого интересного вы не сообщили. А именно полосу пропускания и тип JFET. Ну и тип фотодиода, конечно. Судя по смещению и назначению, он лавинный.

 

диод не лавинный, а именно p-i-n.

полоса обратно пропорциональна шумам ;) там маленько другие критерии оценки шума (сводится к энергетическому разрешению по падающим квантам), примерно могу сказать так - длительность фронтов после диф цепочки - сотни нс до единиц мкс, время сбора заряда на диоде - десятки-сотни наносекунд, а дальше формировка - чем шире полоса, тем больше шум.

 

зы ИМХО - вклад электроники к шуму детектора (диода) - порядка 20% если судить по разрешению при 125 теор. возможном реально - 150

[sysel 0]

Есть один операционничек: LMP7721

Input Bias Current 3 fA

Но насчет полосы его не уверен.

LMP7721.pdf

[Herz 4]

Есть один операционничек: LMP7721

Input Bias Current 3 fA

Но насчет полосы его не уверен.

Судя по Open Loop Frequency Response Gain - не очень...

[jam 0]

диод не лавинный, а именно p-i-n.

полоса обратно пропорциональна шумам ;) там маленько другие критерии оценки шума (сводится к энергетическому разрешению по падающим квантам), примерно могу сказать так - длительность фронтов после диф цепочки - сотни нс до единиц мкс, время сбора заряда на диоде - десятки-сотни наносекунд, а дальше формировка - чем шире полоса, тем больше шум.

 

зы ИМХО - вклад электроники к шуму детектора (диода) - порядка 20% если судить по разрешению при 125 теор. возможном реально - 150

 

Подскажите, а где эти пин-диоды можно реально купить? Только желательно не такие большие как у хамамацу, ну миллиметров 30-50квадратных...

[Herz 4]

Подскажите, а где эти пин-диоды можно реально купить? Только желательно не такие большие как у хамамацу, ну миллиметров 30-50квадратных...

Это небольшие?! У всякого производителя есть разные. Но для ВЧ такую площадь?