왜 제너 눈사태 소음 톱니 모양입니까?

다음과 같은 Zener 기반 노이즈 소스 회로도를 가지고 있습니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

오실로스코프를 구축하면 다음과 같이 "노이즈"노드에서 톱니 노이즈 신호가 나타납니다.

시간축은 1us / div입니다. 신호가 톱니 모양 인 이유를 누구나 설명 할 수 있습니까? 처음에는 삼각형 또는 사인 파형을 기대했습니다. 필자는 훨씬 높은 100kΩ 저항과 함께 제너의 임피던스와 관련이 있다고 생각합니다. 전자는 정션을 가로 질러 자유롭게 캐스케이드되지만, 눈사태가 멈 추면 저항은 전류 흐름을 제한합니다. 우리는 60uA를 이야기하고 있습니다. 결과는 눈사태 동안 전류가 흐를 때보 다 충전이 느려진다.

이 파형은 설정 한 것이 아닙니다. 사람들이 신호를 실제로 확대했을 때 인터 웹의 다른 곳에서 다른 예가 있습니다 . 하나는 https://youtu.be/CAas_kbTW3Q?t=714 입니다. 또한 상승 엣지가 약간 구부러지는 것을 보여주는 좋은 차트가 있습니다 . 일반적으로 훨씬 느린 시간축으로 표시되므로 익숙하지 않을 수 있습니다. 저항 / 임피던스 설명에 대해 맞습니까?

효과적으로 이것을 가지고 있다고 생각하십시오.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

여기서 C는 접합 커패시턴스와 외부 커패시턴스 (리드, 브레드 보드 등)를 더한 값입니다. R1의 일부 전류는 D1을 통해 누출되지만 나머지는 C를 충전합니다. 전압이 특정 수준에 도달하면 애벌 런치 고장이 발생하고 애벌 런치가 중지 될 때까지 C에서 전류가 흐릅니다. 그런 다음 전류가 ​​C를 다시 충전하기 시작합니다.

C를 계산하려면 먼저 누출을 알아야합니다. 노이즈가 사라질 때까지 V1을 줄입니다. 그런 다음 전류를 측정하십시오. 그런 다음 V1을 30V로 다시 늘리십시오. 노이즈 dV / dt의 상승 기울기를 측정합니다. V의 평균값을 측정합니다. R1을 통한 전류는 (30V-V) / 100kohm에서 거의 일정합니다. 여기에서 누설 전류를 빼고, I = C dV / dt를 사용하여 정전 용량을 계산하십시오.

고장 근처의 랜덤 방전은 높은 E 필드 하에서 고장난 RC 크리스탈 타임으로 전압을 떨어 뜨리는 펄스 전류를 생성하는 랜덤 크리스탈 유전체 전하에서 발생합니다. 하강 시간이 얼마나 작은지를 측정 할 수 있으면 하전 입자의 C 크기를 추정 할 수 있습니다.

각 입자가 50kV / mm 또는 50V / um 또는 50mV / nm 이상인 것 같으면 충전 크기는 약 10-20nm가되어 500-1000mV가됩니다. 이것은 Si 결정 격자에서 에피 택셜 입자 크기에 따라 스케일링 될 수있다.

제한된 범위의 랜덤 임계 값을 제외한 단 접점 발진기와 마찬가지로 C는 충전되고 제너 전압은 매우 낮은 전류에서 고장 임계 값 바로 아래에서 1 ~ 5 % 빠르게 급격히 떨어집니다.

파형을 보면이 톱니에서 상승 / 하강 시간 비율이 ~ 100 이하가 될 것으로 예상합니다.