Rev. Phys. Appl. (Paris) 14, 695-704 (1979)
DOI: 10.1051/rphysap:01979001407069500

Influence de la nature distribuée de la base sur le facteur de bruit des transistors bipolaires

G. Blasquez, J. Caminade et G. le Gac

Laboratoire d'Automatique et d'Analyse des Systèmes du Centre National de la Recherche Scientifique, 7, avenue du Colonel Roche, 31400 Toulouse, France

Abstract
The effects of the distributed nature of the active base region on the bipolar transistor noise figure are analyzed. Experimental results supporting the main conclusions of the study are given. It is found that because of the capacitive behaviour of the active base region at high frequencies the source admittance associated with the minimum noise figure undergoes a significant increase for frequencies equal to or higher than the base cut-off frequency. For the same reasons, the minimum noise figure can show a minimum, and its slope, in the very high frequency range, is 4.5 dB/octave. The equivalent noise resistance can decrease with a slope equal to - 10 dB/ decade and can then have a frequency minimum. For very low level currents the results are similar to those obtained using classical transistor noise theories. The influence of parasitic elements on transistor behaviour is discussed and it is shown that surface effects can, (a) increase the minimum noise figure by several decibels, and (b) significantly increase the source conductance value giving the minimum noise figure. A comparison of the results obtained from the distributed theory and from classical models show that the latter can overestimate the minimum noise figure by several decibels.

Résumé
Les effets de la nature répartie de la zone de base active sur le facteur de bruit des transistors bipolaires ont été analysés. Des résultats expérimentaux corroborant les principales conclusions de l'étude ont été présentés. Il a été montré que, à cause du comportement capacitif de la base en hautes fréquences, l'admittance de source associée au facteur de bruit minimum subit une augmentation notable pour les fréquences égales ou supérieures à la fréquence de cassure de la base. Pour les mêmes raisons, le facteur de bruit minimum peut présenter un minimum et sa pente aux très hautes fréquences est de 4,5 dB par octave. La résistance équivalente de bruit peut décroître de - 10 dB par décade et présenter également un minimum fréquentiel. Pour les niveaux de courant très faibles les résultats sont analogues à ceux obtenus par les théories classiques du bruit dans les transistors. L'influence des éléments parasites sur le comportement du transistor réel est discutée et il est montré que les effets de surface peuvent augmenter de plusieurs décibels le facteur de bruit minimum et accroître notablement la valeur de la conductance de source donnant le facteur de bruit minimum. La comparaison des résultats de la modélisation par circuit distribué et de la modélisation classique montre que les théories classiques peuvent surestimer le facteur de bruit minimum de plusieurs décibels.

PACS
2560J - Bipolar transistors.

Key words
distributed base region -- noise figure -- bipolar transistors -- capacitive behaviour -- source admittance -- noise resistance -- source conductance -- random noise -- electron device noise