Lövészaj

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. szeptember 25-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

A lövészaj vagy Poisson-zaj a részecskék számának véletlenszerű ingadozása a diszkrétségükhöz kapcsolódó átlagos értékükhöz képest. Az elektromosan töltött részecskék – elektronok – esetében az ionok az elektromos áramkörökben és elektromos készülékekben áramingadozásként jelentkeznek . Az egyes töltéshordozók mozgását az áramkörben egy képzeletbeli, a vezetéket metsző felületen keresztül áramlökés kíséri az áramkörben, az elektromos töltéshordozók diszkrétsége miatt . Töltetlen részecskék, például fotonok esetében ez akkor fordul elő, amikor egy detektor regisztrálja a fotonok számát.

A lövészajt Walter Schottky jósolta 1918 - ban .

A termikus zajtól eltérően , amelyet az elektronok hőmozgása okoz, a lövészaj független a hőmérséklettől .

A felvételi zaj például jellegzetes akusztikus zaj formájában jelenik meg a rádióvevő dinamikájában , "hó" formájában a TV képernyőjén , interferencia, az úgynevezett "fű" a radarjelzőn stb.

A lövöldözés a legtöbb elektronikus eszköz belső zajának fő összetevője, amely a gyenge hasznos jelek additív torzulásához vezet, és korlátozza az érzékeny elektronikus erősítők jel-zaj arányát .

A "lövészaj" (és a lövéseffektus is ) kifejezés annak köszönhető, hogy ennek köszönhetően az erősítő vagy rádióvevő kimenetére csatlakoztatott hangszóróban akusztikus zaj jelenik meg, amelyet a fül úgy érzékel, mintha a hulló golyók zajára emlékeztetne. .

Az elektronvákuum eszközökben (EVD) az elektronkibocsátó katód felületén áramingadozások lépnek fel az elektronemisszió és a töltésdiszkrétség statisztikai jellege miatt .

A lövészaj katód spektrális áramsűrűségét az EEW telítési üzemmódban történő működése során az összefüggés határozza meg ( Schottky - képlet ), ahol az elektrontöltés, az átlagos áramerősség. A katódáram lövészajja által okozott anódáram-ingadozások spektruma nagyon magas frekvenciákig állandó teljesítményspektrális sűrűséggel rendelkezik (akár olyan frekvenciákig, amelyeknél az elektronnak a katódról az anódra való repülési ideje jelentőssé válik). $S_{\omega }(I)$ ${\displaystyle S_{\omega }(I)=eI_{0))$ $e$ $I_0$

Az elektronsebesség termikus terjedése miatt a lövészajt nem csak az áram, hanem az elektronnyaláb egyéb jellemzőinek, például a térfogati töltéssűrűségnek is ingadozása kíséri.

A lövészajt, amelynek jellege hasonló az EEW-k lövészajához, a félvezető eszközökben is megfigyelhető . Utóbbiak megkülönböztetik a töltéshordozó-sodródás fluktuációja által okozott lövészajt és a töltéshordozó diffúziós fluktuációk okozta zajt.

A jel átlagos értéke és spektrális karakterisztikája egy lineáris rendszer kimenetén, amelynek bemenetén lövészaj van, Campbell tételével számítható ki .

Spektrális sűrűség

Hagyjon áramot átfolyni valamilyen elektronikus eszközön, független töltéshordozók áramlásából, átlagos frekvenciával [1] . Az egyes töltéshordozók áthaladása áramimpulzust okoz a külső áramkörben. A Carson-tételből következik, hogy az áramingadozások spektruma, amelyet független impulzusok sorozata alkot , ahol , egy elemi impulzus spektruma. Bevezetve a normalizált spektrumot , és figyelembe véve, hogy és , kapjuk . $\istálló}$ $\Delta i$ $S_{in}(\omega )=2{\bar {n}}\left|S_{i}(j\omega )\right|^{2}$ $S_{i}(j\omega )=\int \limits _{-\infty }^{\infty }\Delta i(t)e^{-j\omega t}dt$ $S_{i}^{0}(j\omega )={\frac {S_{i}(j\omega )}{S_{i}(0)))$ $S_{i}(0)=q$ $q{\bar {n}}=I_{0}$ $S_{in}(\omega )=2qI_{0}\left|S_{i}^{0}(j\omega )\right|^{2}$

Példa

Tekintsünk egy µm széles pn átmenetet , amelyen a töltéshordozók cm/s sebességgel repülnek át [1] . Tegyük fel, hogy minden töltéshordozó állandó sebességgel mozog, és a pn átmenet áthaladása során egy négyszögletes áramimpulzus, amelynek időtartama c. $d=1$ $v=10^{7}$ $\tau ={\frac {d}{v}}=10^{-11}$

Ebben az esetben a spektrális sűrűség modulusa lesz

\left|S_{i}^{0}(j\omega )\right|={\frac {\sin ^{2}{\left({\frac {1}{2}}\omega \ tau \right)}}{\left({\frac {1}{2}}\omega \tau \right)^{2}}}

Az ilyen spektrális sűrűség 10%-os csökkenése a frekvencián mért értékéhez képest frekvencián lesz . Ebben a példában Hz frekvencián. $f=0$ $f_{max}={\frac {1}{2\pi \tau }}$ ${\displaystyle f_{max}=16\cdot 10^{10))$

Lásd még

Jegyzetek

↑ 1 2 Zhalud V., Kuleshov V. N. Zaj félvezető eszközökben. - M .: Szovjet rádió , 1977. - C. 25

Irodalom

McDonald D. Bevezetés a zaj és a fluktuációk fizikába, M., Mir, 1964