【题目编号】MC3-1272
【题目】有源器件的噪声主要包括：
【答案】ABC（多选题）
[A]散粒噪声
[B]闪烁噪声
[C]热噪声
[D]开关噪声
考点速览
这道三选题问有源器件的噪声主要包括哪几种。答案是散粒噪声、闪烁噪声和热噪声。三种都属于器件内部载流子运动的随机性带来的本征噪声，与器件是否通电、电流多大、工作频段在哪都有明确关系。第四个选项说的开关噪声不属于本征噪声，它是电路工作方式造成的外部干扰，混不进来。
有源器件的噪声不是外面串进来的
有源器件指晶体管、场效应管、电子管、运算放大器这一类需要供电才能工作的器件。它们的噪声不是从天上掉下来的，而是电流本身由一个个离散的载流子组成，载流子的产生、越垒、复合、被俘获都带随机性，电流和电压上就叠了随机起伏。分析时通常把各种机理等效成输入端的一个噪声电压源和一个噪声电流源，再用噪声系数衡量器件或整机把信噪比劣化了多少。有源器件之所以在低噪声设计里被反复挑选，就是因为这三种本征噪声的强弱随器件类型、材料和工作点差别很大。
逐项辨析
选项 A 散粒噪声，正确。载流子越过势垒是一个一个过去的，到达时刻随机，于是电流在平均值附近起伏。它出现在 PN 结、晶体管发射结、电子管阴极这些有势垒的位置，噪声电流的有效值正比于直流电流和带宽乘积的平方根，电子电荷量在其中扮演关键角色。偏置电流越大，散粒噪声越明显，这是低噪声前端第一级常常只给很小静态电流的原因之一。
选项 B 闪烁噪声，正确。半导体表面与界面的缺陷、杂质会随机俘获和释放载流子，使电流出现缓慢起伏，功率谱密度与频率成反比，所以又叫一除频率噪声、低频噪声，习惯上也叫粉色噪声。它的转折频率对双极型器件常在几千赫兹，场效应管可以高到几十千赫兹。这就是低噪声音频前端偏爱双极型晶体管或结型场效应管的理由——场效应管的闪烁噪声通常更重。
选项 C 热噪声，正确。有源器件内部也有欧姆电阻：基区体电阻、场效应管的沟道电阻、引线与接触电阻。这些电阻处在该器件的物理温度下，产生与无源电阻完全一样的热噪声，噪声电压正比于阻值和绝对温度。降低基区电阻、选沟道电阻小的管子，是低噪声放大器设计的一条主线，说明它是有源器件噪声里实实在在的一项。
选项 D 开关噪声，错误。它不是载流子随机运动的结果，而是开关动作产生的干扰：开关电源和数字电路的电压电流跳变沿含有丰富谐波，通过传导和辐射耦合进电路。处理手段也完全不同——本征噪声靠选器件、调工作点、控带宽，开关干扰靠屏蔽、滤波、接地。把它列进有源器件的噪声清单，等于把噪声与干扰两个概念混为一谈。
分配噪声这一项要不要单列
有的教材还会列出分配噪声（partition noise）：双极型晶体管里发射极电流在基极与集电极之间随机分配，份额的起伏形成噪声。它有时被单列，有时被归入散粒噪声一类，不同版本表述不一致。作题时按散粒、闪烁、热噪声这三种记就稳当，不必把分配噪声当成第四种去和题目较劲。
三种本征噪声各自怎么对付
散粒噪声与直流电流绑定，噪声电流正比于电流的平方根，所以降低静态工作电流能直接换来更低的散粒噪声，代价是增益和动态范围会被牺牲。接收机前端第一级常常只取几个毫安的集电极电流，正是在这个取舍里找平衡。
热噪声与电阻和温度绑定，对策是减小器件内部的有害电阻、必要时对关键前级做低温处理。天线端的第一级放大器之所以要噪声系数越低越好，就是因为它的噪声会按后级增益的倒数关系一直压在整机噪声系数上，后面再怎么优化也换不回来。
闪烁噪声与频率绑定，频谱按频率反比下降，所以工作在较高频段的放大器天然占便宜；一旦落到音频段，就得靠选低闪烁噪声的器件、加大发射极面积、用斩波或相关技术来压。三种噪声的应对方向完全不同，这也是为什么低噪声设计必须先弄清主导项是哪一种——在一千赫兹以下死抠散粒噪声，不如换一只闪烁噪声小的管子见效快。
噪声与干扰的界限
这是本题最容易失分的地方。噪声来自器件或电阻内部载流子的随机运动，无法消除，只能通过选型、降温和压缩带宽来减小；干扰来自外部电磁场，可以找到具体来源并加以屏蔽或协调。天电噪声、人为噪声、开关电源辐射、交流哼声，统统属于干扰。分清这一层，判断这类题几乎不会错。
应试要点
三种本征噪声记成三句话：越垒离散是散粒，界面缺陷是闪烁，电阻受热是热噪声。再记一条排除法：凡是带"开关""电源""打火""静电""天电"字样的，都是干扰而不是器件自身噪声。
