ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ТЕПЛОВОЙ ШУМ И ШУМ ГЕНЕРАЦИИ —РЕКОМБИНАЦИИ Тепловой шум из "Шум Источники описание измерение " Далее будет доказано, что Ррасп является универсзль-ной функцией температуры Т. Кроме того, покажем, что теорема Найквиста требует уточнения, связанного с квантовой природой процессов, когда произведение становится сравнимым с кТ, где Л — постоянная Планка. Анализ с квантовых позиций приводит к соотношению между диффузионным и тепловым шумом. В конце главы анализ теплового шума применяется к мазерам. [c.81] Общее доказательство теоремы Найквиста [20. [c.81] Найквистом его теоремы. стями шума. [c.81] Данное выражение является логическим обобщением теоремы Найквиста на область высоких частот и низких температур. [c.83] Теорема Найквиста в ее обычной (низкочастотной) форме справедлива для любого сопротивления, независимо от его природы, при условии, что оно находится в тепловом равновесии с окружающей средой. Например, р-п переход при нулевом смещении, поддерживаемый при температуре Т, должен рассматриваться как сопротивление к = с1У1с11, имеющее ту же температуру. Теорема справедлива также для антенны, заключенной в экран с температурой Т. [c.83] Конечно, существуют также исключения, соответствующие нарушению условия равновесия. Например, плазма, поддерживаемая разрядом при постоянном токе, вовсе не обязательно находится в состоянии равновесия, и поэтому нельзя утверждать априори, что проводимость плазмы генерирует тепловой шум, соответствующий электронной температуре Тп. В полупроводниковом диоде с двойной инжекцией, ток которого ограничен пространственным зарядом, дырки инжектируются одним электродом, а электроны — другим. Снова имеем пример, когда плазма существует только за счет протекания постоянного тока (процессы инжекции) и, следовательно, априори не очевидно, что проводимость диода будет давать тепловой шум, характеризуемый температурой прибора (равной температуре кристаллической решетки). [c.83] Так как потоки Wk,k+i и Wh+, h обусловлены независимыми переходами, происходящими в случайном порядке, они должны проявлять полный дробовой шум (гл. 2). [c.84] Переход от (5.10а) к (5,12) должен выполняться с некоторой осторожностью. Он справедлив для основных носителей. Однако для неосновных носителей А/ не является сопротивлением ячейки (АхАуАг), и поэтому в этом случае лучше использовать (5.10а). [c.85] Таким образом, диффузионный шум является более общим процессом, чем тепловой, но он может быть сведен к последнему, если выполняется соотношение Эйнштейна. Мы проиллюстрируем это положение на примерах твердотельных диодов с одинарной инжекцией и ограничением тока пространственным зарядом. [c.86] Мазер состоит из вещества, содержащего атомы с энергетическими состояниями (нижний уровень) и 2 (верхний уровень), имеющими населенность, соответственно, Ni и N2- При переходах между этими состояниями излучаются или поглощаются кванты энергии / / = 2—Ех. Если N N1, преобладает поглощение и вещество ведет себя как положительная проводимость. При Л 2 Л 1 преобладает излучение и материал ведет себя как отрицательная проводимость. Обозначим проводимость буквой д. Тогда можно утверждать, что ё пропорционально N1—N2. [c.87] Такой шум называется шумом спонтанной эмиссии или спонтанным. Поскольку пропорциональна Л 1—N2, величина 2, как и ожидалось, всегда положительна и пропорциональна N2. [c.88] Это уравнение выражает тот факт, что вероятность вынужденной эмиссии пропорциональна Пг—Пь Константа С — зависит от вероятности перехода, геометрии волновода и типа волны в нем. [c.88] Первое слагаемое характеризует усиление Р-п за счет вынужденного излучения. Второй член описывает спонтанный шум. Как и в предыдущем случае, эффект здесь пропорционален По, так как спонтанные переходы независимы. [c.88] Вернуться к основной статье