１、NFマップとは？
NFはNoise Figure（雑音指数）の略で、「マップ：地図」の意味するのは、使用するＴｒの動作条件に対しNFの値がどのように分布するかを２次元の等高線地図のように表記することから来ている。
図は、hFEが約1000もあるFeachild製2N5088のＮＦマップである。
グラフの見方は、縦軸がベースに繋がる信号源抵抗の値であり、横軸はDCコレクタ電流の値である。グラフは周波数別に分かれており、指定の周波数でコレクタ出力電流のノイズ成分が信号源抵抗単独の値の時から何dB劣化するかを示している。
３ｄＢのラインがトランジスタの発生するノイズと信号源抵抗の熱雑音が等しくなる条件。
hFEが1000もあるのでローノイズかと思いきや、チップサイズの小さい高周波用なのでノイズ特性は全く良くない。
1/fノイズの影響がなくなる1MHzで逆に悪くなるのは、hfeが低下するためである。
２、NFマップの理論値
バイポーラＴｒのノイズは大まかに分けると、Ａ：コレクタ電流のショット雑音、Ｂ：ベース電流のショット雑音、Ｃ：ベース広がり抵抗Rbb' の熱雑音の３つがある。
さらに半導体内部の欠陥に起因する1/ｆ雑音がそれぞれに加わる。
ショット雑音はPN接合を電子が通過すると必然的に発生するので、その値はどのＴｒでも同じである。Rbb' もそのトランジスタ固有の値を持ち、ゼロにすることは出来ない。
1/ｆ雑音は、欠陥を減らしたり接合面積を広くしたりして減少させることが出来る。したがって「1/ｆ雑音のない理想Ｔｒ」のノイズは、Rbb', hFEの２つのパラメータだけで理論値を計算できる。（以下、ノイズの単位は/√Hzを省略）
・コレクタ電流のショット雑音
In(c)=17.9pA√Ic：(IcはmA)であり、入力換算ではgm=38Icから、En(c)=0.47nV/√Ic
Ic=0.1mAでEn=1.49nVとなり、1/2gm=132Ωの熱雑音とほぼ等しい。従ってＮＦマップ上ではNF=3dBのラインは Ic=0.1mAでRg=132Ω付近を通過する。
ノイズ電流はIcに流れているのでﾍﾞｰｽには流れず、En(c)の値はRgに影響されない。
信号源抵抗Rgが大きくなるとEn(Rg)が増えるのでNFは小さくなり、逆にRgが小さくなるとNFは大きくなる。コレクタ電流のショット雑音は、IcとRgが小さい領域（ＮＦマップ上の左下側）で支配的となる。
En(c)は1/√Icに比例するので、NFのカーブは右下がりとなる。
・ ベース電流のショット雑音
In(b)=17.9pA√Ib：(IbはmA)であり、Ib=Ic/hFEから、In(b)=17.9pA√(Ic/hFE)
このノイズ電流はベース端子からRgへ流れるので、Rgがゼロだとショートされて入力ノイズ電圧は発生しない。つまり、Rgの小さい領域ではベース電流のショット雑音は無視できる。
Rgが大きくなるとIn(b)による発生電圧En(b)=Rg*In(b)が大きくなり、信号源側のノイズ電圧En(Rg)=4nV√Rg：(RgはkΩ)の増加は√Rgなのでその比は√Rgで増加する。ベース電流のショット雑音は、IcとRgが大きい領域（ＮＦマップ上の右上側）で支配的となる。
In(b)は√Icに比例し、En(b)はRg*In(b)なのでNFのカーブは右下がりとなる。
Rgが非常に大きくなると、トランジスタの入力抵抗hie=hfe/gmの影響でﾍﾞｰｽｲﾝﾋﾟｰﾀﾞﾝｽが低くなり、 En(b)はRgに比例しなくなる。その比はhie/(Rg+hie)で計算できるが、 Rg自身のノイズEn(Rg)も同じ比率で分圧されるので両者の比（NF値）にはあまり影響しない。
・ ベース広がり抵抗Rbb' の熱雑音
En(rbb')=0.126nV√Rbb' ：(Rbb'はΩ)
この電圧は単純にベース入力に加算される。RgやIcの値には影響されないのでEnは一定値であり、NFマップでは3dBラインがRg=Rbb'の水平線になる。
以上を総合して、hFE=500, Rbb'=10Ωの条件で理論NFマップを作製したのが右図。NF=3dBの緑ゾーンの下端はIcが大きな領域でRg=10Ωのラインに接近している。つまり3dBラインの下端でRbb'の値を読み取れる。
Ic=0.1mAで3dBラインはRg=140Ωに上昇するが、これは常に130+Rbb'の値になる。
上側のベース電流ノイズによる劣化はhFEの値でラインの高さが決まり、Ic=1mA時ではNF=1dBラインはほぼ10*hFEの値：hFE =1000でRg=10kΩになる。
hFEを100, 2000と変化させた場合のNFマップを下に示す。
さらにhFE=500のままでRbb'=100Ω, 0.1Ωと変化した場合の計算値もその下に記載した。
hFEの値で、高Rg時のNF=1dB以下のゾーンの広がりが変わること、
Rbb' の値でIcを増やした時の低Rg時のNFが決まる事がよく分かる。
３、代表的なＴｒのNFマップ比較
日立のローノイズＴｒ、2SA1084/2SC2546のデータシートより引用。
A1084は10Hzでは1/fノイズで若干悪くなるが、C2546は1/fノイズは非常に小さく抑えられている。高電流領域では傾斜がきつくなっており、電流を増やすと1/fのコーナーが上昇することが分かる。Rbb'=15Ω程度で、これが最高ランクのデータ。
同じ日立でも古い品種の2SA872A/2SC1775Aではあまり良くない。
Rbb' の値は872A=130Ω, C1775A=600Ωで今の基準ではノイズは悪い部類である。特にローノイズとは謳っていないNECの2SA733/2SC945のほうがRg=5kΩ以下ではずっとノイズが小さい。
C1775Aは10Hzではベース電流1/fノイズ成分での劣化が激しい。
こちらは東芝の代表的なﾛｰﾉｲｽﾞＴｒの2SA970/2SC2240のデータ。
A970は不自然に中央部の等高線に膨らみがあり、0.1mA 3dBのラインが理論値の150Ωを大幅に下回っている。これはあり得ない事で、「良く見せる」為に1kHzのデータを作図段階で意図的に操作したと解釈できる。（同様な傾向がC2240にも見られる。）
大電流領域での1/fのコーナーの上昇はA970の方が顕著に出ている。
どのＴｒのデータでも、Rg=100Ω～10kΩの範囲でNF最小値を得るにはIc=1mAが最適で、f=10Hzの1/fノイズを配慮するとIc=0.5mAが最適である事が分かる。
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