Rev. Phys. Appl. (Paris) 14, 821-827 (1979)
DOI: 10.1051/rphysap:01979001409082100

Effets des rayonnements ionisants sur le facteur de bruit des transistors bipolaires aux moyennes fréquences

G. Blasquez et M. Roux-Nogatchewsky

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

Abstract
A model connecting the radiation-induced noise figure shifts to the d.c. base current increases is proposed. The most significant features of the model are compared to measurements carried out on gate controlled bipolar transistors. It is established both theoretically and experimentally that ionizing radiation does not influence the noise figure behaviour when the source résistances are lower than the minimum noise figure résistance. For high source resistances, surface generation recombination centers induced by the ionizing radiation provoke noise figure increases in direct ratio to the increases of the base current. The corresponding shifts in the minimum noise figure have a small magnitude. They result from the effects of two terms, one proportional to the base current increases and the other proportional to its square root. Furthermore, the resistance source giving the minimum noise figure, decreases in inverse proportion to the base current increases. The study of noise sensitivity to internai and external transistor parameters, indicates that radiation induced noise figure increases are magnified in two cases : a) at low emitter current levels when the base surface is depleted and b) at high emitter current levels, when crowding increases carrier injection at the emitter periphery.

Résumé
Un modèle liant les accroissements du facteur de bruit induits par le rayonnement à ceux du courant continu de base est proposé. Les propriétés principales du modèle sont comparées aux résultats des mesures effectuées sur des transistors bipolaires commandés par effet de champ. Il est établi théoriquement et expérimentalement que le rayonnement ionisant n'influence pas le facteur de bruit quand la résistance de source est inférieure à la résistance donnant le facteur de bruit minimum. Pour des résistances de source élevées, les centres de génération recombinaison induits à la surface par le rayonnement provoquent des accroissements du facteur de bruit proportionnels aux accroissements du courant de base. A bas niveau de polarisation, les accroissements correspondants du facteur de bruit minimum sont faibles. Ils résultent des effets de deux termes, l'un proportionnel au courant de base, l'autre proportionnel à sa racine carrée. De plus, la résistance de source donnant le facteur de bruit minimum décroît proportionnellement à l'inverse de la racine carrée du courant de base. L'étude de la sensibilité du bruit aux paramètres internes et externes du transistor indique que les accroissements du facteur de bruit sont amplifiés dans deux cas : a) pour les faibles valeurs du courant émetteur quand la surface de base est appauvrie de porteurs majoritaires, et b) à fort niveau de courant quand l'effet de la défocalisation augmente l'injection des porteurs de charge à la périphérie de l'émetteur.

PACS
2560B - Semiconductor device modelling and equivalent circuits.
2560J - Bipolar transistors.

Key words
bipolar transistors -- electron device noise -- radiation effects -- semiconductor device models -- ionising radiation -- noise figure behaviour -- intermediate frequencies -- model -- DC base current -- gate controlled bipolar transistors -- noise sensitivity -- radiation induced noise figure -- carrier injection