UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID

Capítulo 3
frecuencia y se dice que son “ruidos blancos” en tanto que el tercero es proporcional al inverso
de la frecuencia, por lo que se denomina “ruido 1/f, rosa o coloreado”.
En los dispositivos bipolares las fuentes predominantes de ruido son blancas y se
incrementan sobre todo por el daño por desplazamiento. Se puede demostrar que la densidad
espectral de ruido en una unión PN + es [MA92, pp. 696-698]:
I
2
N
2 2
2enA i f Dn
1
NAτ0Kτ V ( V )
∆ Φ
= · + ·
⎛
exp 1
⎞
⎜ + ⎟
⎝ T ⎠ (3.61)
siendo e la carga del electrón, ni la concentración intrínseca de portadores, A la anchura de
la unión, Dp la movilidad de los huecos en la zona n, NA la concentración de impurezas
aceptoras, τ0p la vida media inicial de los huecos en la zona N + , Kτ la constante de Messenger-
Spratt, VT la tensión térmica equivalente, V la tensión aplicada al diodo y ∆f el intervalo de
frecuencia de interés. A medida que aumenta Φ, el valor de la corriente de ruido se incrementa
proporcionalmente a la raíz cuarta del flujo de neutrones. La anterior expresión puede aplicarse a
todo componente que tenga uniones PN en su interior. Los más importantes son los diodos y
transistores bipolares.
En los transistores MOSFET, el ruido en la tensión de drenador se incrementa sobre todo
por la radiación ionizante. Predominantemente, es de tipo coloreado [MA92, pp. 698-700] y la
causa es la captura y liberación aleatoria de portadores por las trampas existentes en la interfaz
Si-SiO2. Cuanto mayor sea el número de trampas, mayor es el ruido. Se puede demostrar que la
densidad espectral de ruido es:
2 KV
VN· f
V V f α
= ∆
2
D
2
G T
( − )
80
(3.62)
siendo VD, VG y VT las tensiones de drenador, puerta y umbral, f la frecuencia de interés, a
una constante cercana a 1, ∆f el ancho de banda de interés y K un parámetro que es proporcional
a la densidad de cargas atrapadas y a la temperatura e inversamente proporcional a la banda
prohibida del dieléctrico. Por otro lado, la densidad de cargas atrapadas es proporcional a
desplazamiento de la tensión umbral por lo que el ruido en transistores MOS es proporcional a
este parámetro, como se ha demostrado experimentalmente [Sco89].
Finalmente, hay que señalar que el ruido también se incrementa en los diodos Schottky y
en los transistores MESFET. La causa es el incremento de la resistencia parásita ya que el ruido
térmico es proporcional a ella. Ciertamente, sólo es apreciable cuando la dosis de radiación es
del orden de 10 14 -10 15 n·cm -2 .
Los fenómenos que se han expuesto anteriormente son extrapolables a circuitos integrados.
Debe tenerse en cuenta además que el razonamiento realizado al transistor MOS es aplicable a la
capa de óxido de protección. En general, se produce un empeoramiento de su figura de ruido
siendo el daño más importante en componentes analógicos que en componentes digitales.