Контроль качества по шумовым параметрам

Измерение параметров шума ЭРИ и РЭС показало, что они несут важную информацию об их качестве. Шумы можно рассматривать как флуктуации проводимости (активная, реактивная, комплексная) при подаче при подаче на испытуемый элемент постоянного, синусоидального или импульсного напряжения. В общем спектре шумов наиболее информативными являются две составляющие: контактный (модуляционный, фликер-шум) шум и лавинный шум.

Если шум рассматривать как случайный процесс, то интенсивность шума можно охарактеризовать спектральной плотностью мощности. Спектральная плотность мощности контактного шума обратно пропорциональна частоте. Этот шум низкочастотный (до 1,5 КГц).

Наличие шумов определяется рядом факторов, которые имеют различную физическую природу. Как правило, они вызываются структурной неоднородностью, зернистостью кристалла. При протекании тока по такой структуре происходит локальная перестройка отдельных участков структуры, что ведёт к повышению локальной проводимости в одних областях и к понижению в других. Лавинный шум обусловлен грубой кристаллической неустойчивой структурой кристалла (материала).

При протекании тока возникают локальные области с повышенным градиентом напряжённости, образуются микроплазменные области. В этом случае реализуется режим электрического пробоя.

Шумы оцениваются по следующим характеристикам:

средние значения U, I;

действующие значения U, I;

средняя мощность;

спектральная плотность мощности шума;

плотность вероятности мгновенных значений шума.

Часто шумы характеризуют интегральным коэффициентом шума

Рисунок 35 - Интегральный коэффициент шума для биполярного транзистора

Существующие методы измерения шумов можно разделить на прямые и сравнительные.

Прямой метод

Рисунок 36 - Схема измерения прямым методом

Несмотря на простоту, метод характеризуется высокими требованиями к точности измерения: усилитель должен иметь низкое значение собственных шумов, должен иметь широкую полосу пропускания, Fш оценивается отношением мощности шума при включенном и выключенном генераторе шума. Этот метод требует тщательной градуировки измерительного тракта. В этом отношении является более простым сравнительный метод.

Сравнительный метод

Этот метод основан на сравнении шума от образцового генератора с шумом на испытуемом образце. При этом измерительный тракт не нуждается в градуировке.

Рисунок 37 - Схема сравнительного метода в общем случае.

Измерение коэффициента шума осуществляется сравнением шума образцового источника шума с шумом контролируемого изделия. С этой целью с помощью аттенюатора на измерителе устанавливается то же значение шума. Что было получено от образцового источника. Коэффициент шума определяется как отношение показаний аттенюатора при замерах шума от генератора шума.

Общим недостатком шумовых методов является малая повторяемость результатов измерения даже на одном и том же рабочем месте.