Флуктуации электрические

хаотические изменения потенциалов, токов и зарядов в электрических цепях и линиях связи. Ф. э. вызываются тепловым движением носителей заряда (См. Носители заряда) и др. физическими процессами в веществе, обусловленными дискретной природой электричества (естественные Ф. э.), а также случайными изменениями и нестабильностью характеристик цепей (технические Ф. э.). Ф. э. возникают в пассивных элементах цепей (металлических и неметаллических проводниках), в активных элементах (электронных, ионных и полупроводниковых приборах), а также в атмосфере, в которой происходит Распространение радиоволн.

Тепловые Ф. э. (тепловой шум) обусловлены тепловым движением носителей заряда в проводнике, в результате чего на концах проводника возникает флуктуирующая разность потенциалов. В металлах (См. Металлы) из-за большой концентрации электронов проводимости и малой длины свободного пробега тепловые скорости электронов во много раз превосходят скорость направленного движения в электрическом поле (дрейфа). Поэтому Ф. э. в металлах зависят от температуры, но не зависят от приложенного напряжения (Найквиста формула). При комнатной температуре интенсивность тепловых Ф. э. остаётся постоянной до частот Флуктуации электрические 10¹² гц. Хотя тепловые Ф. э. возникают только в активных сопротивлениях, наличие реактивных элементов (ёмкостей и индуктивностей) может изменить частотный спектр Ф. э. В неметаллических проводниках Ф. э. на низких частотах на несколько порядков превышают тепловые Ф. э. Эти избыточные шумы объясняются медленной случайной перестройкой структуры проводника под действием тока.

Ф. э. в электровакуумных и ионных приборах связаны главным образом со случайным характером электронной эмиссии (См. Электронная эмиссия) с катода (Дробовой шум). Интенсивность дробовых Ф. э. практически постоянна для частот (10⁸ гц и зависит от присутствия остаточных ионов и величины объёмного заряда (см. Дробовой эффект). Дополнительные источники Ф. э. в этих приборах – Вторичная электронная эмиссияс анода и сеток электронных ламп, динодов фотоэлектронных умножителей (См. Фотоэлектронный умножитель) и т.п., а также случайное перераспределение тока между электродами. В электровакуумных и ионных приборах наблюдаются также медленные Ф. э., связанные с различными процессами на катоде (см. Фликкер-эффект). В газоразрядных приборах низкого давления Ф. э. возникают из-за теплового движения электронов.

В полупроводниковых приборах (См. Полупроводниковые приборы) Ф. э. обусловлены случайным характером процессов генерации и рекомбинации электронов и дырок (генерационно-рекомбинационный шум) и диффузии носителей заряда (диффузионный шум). Оба процесса дают вклад как в тепловой, так и в дробовой шумы полупроводниковых приборов. Частотный спектр этих Ф. э. определяется временами жизни и дрейфа носителей. В полупроводниковых приборах наблюдаются также Ф. э., обусловленные «улавливанием» электронов и дырок дефектами кристаллической структуры (см. Дефекты в кристаллах, Полупроводники).

В приборах, работающих на принципе вынужденного излучения (Мазеры и др.), проявляются шумы спонтанной эмиссии, обусловленные квантовым характером электромагнитного излучения.

ТехническиеФ. э. связаны с температурными изменениями параметров цепей и их старением, нестабильностью источников питания, с помехами от промышленных установок, вибрацией и толчками, с нарушениями электрических контактов и т.п.

Ф. э. в генераторах электрических колебаний вызывают модуляцию амплитуды и частоты колебаний (см. Модуляция колебаний), что приводит к появлению непрерывного частотного спектра колебаний или к уширению спектральной линии генерируемых колебаний, составляющему величину 10^-7–10^-12 от несущей частоты.

Ф. э. приводят к появлению ложных сигналов – шумов на выходе усилителей электрических сигналов, ограничивают их чувствительность и Помехоустойчивость, уменьшают стабильность генераторов и устойчивость систем автоматического регулирования и т.д.

Лит.: Власов В. Ф., Электронные и ионные приборы, 3 изд., М., 1960, гл. 13; Бонч-Бруевич А. М., Радиоэлектроника в экспериментальной физике, М., 1966; Левин М. Л., Рытов С. М., Теория равновесных тепловых флуктуаций в электродинамике, М., 1967; Малахов А. Н., Флуктуации в автоколебательных системах, М., 1968; Ван дер Зил А., Шум, пер. с англ., М., 1973.

И. Т. Трофименко.

ФЛУКТУАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ - беспорядочные изменения во времени электрического тока, напряжения, заряда в проводниках, а также в электронных ионных приборах, вызванные хаотическим движением частиц (носителей заряда, рассеивающих центров и т.п.), а также случайными переходами между их квантовыми состояниями. Электрические флуктуации создают электрический шум.

ФЛУКТУАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

хаотич. изменения потенциалов, токов и зарядов в электрич. цепях и линиях передачи, вызываемые тепловым движением носителей заряда и др. физ. процессами в в-ве, обусловленными дискретной природой электричества (естеств. Ф. э.), а также случайными изменениями и нестабильностью характеристик цепей (технич. Ф. э.). Ф. э. возникают в проводниках, в электронных и ионных приборах, а также в атмосфере, где происходит распространение радиоволн. Ф. э. приводят к появлению ложных сигналов — шумов на выходе усилителей электрич. сигналов, ограничивают их чувствительность и помехоустойчивость, уменьшают стабильность генераторов и устойчивость систем автоматич. регулирования и т. д.

В проводниках в результате теплового движения носителей заряда возникает флуктуирующая разность потенциалов (тепловой шум). В металлах из-за большой концентрации электронов проводимости и малой длины их свободного пробега тепловые скорости электронов во много раз превосходят скорость направленного движения (дрейфа) в электрич. поле. Поэтому Ф. э. в металлах зависят от темп-ры, но не зависят от приложенного напряжения (см. НАЙКВИСТА ФОРМУЛА). При комнатной темп-ре интенсивность тепловых Ф. э. остаётся постоянной до частот w =1012 Гц. Хотя тепловые Ф. э. возникают только в активных сопротивлениях, наличие в цепи реактивных элементов (конденсаторов и катушек индуктивности) может изменить частотный спектр Ф. э.

В неметаллич. проводниках Ф. э. увеличиваются за счёт медленной случайной перестройки структуры проводника под действием тока (при w?1кГц). Эти Ф. э. на неск. порядков превышают тепловые.

Ф. э. в электровакуумных и ионных приборах связаны гл. обр. со случайным характером электронной эмиссии с катода (дробовой шум). Интенсивность дробовых Ф. э. практически постоянна для w=108 Гц. Она зависит от присутствия остаточных ионов и величины пространств. заряда. Дополнит. источники Ф. э. в этих приборах — вторичная электронная эмиссия с анода и сеток электронных ламп, динодов фотоэлектронных умножителей и т. п., а также случайное перераспределение тока между электродами. Наблюдаются также медленные Ф. э., связанные с разл. процессами на катоде (см. ФЛИККЕР-ЭФФЕКТ). В газоразрядных приборах низкого давления Ф. э. возникают из-за теплового движения электронов.

В полупроводниковых приборах Ф. э. обусловлены случайным характером процессов генерации и рекомбинации электронов и дырок (генерационно-рекомбинационный шум) и диффузии носителей заряда (диффузионный шум). Оба процесса дают вклад как в тепловой, так и в дробовой шумы полупроводниковых приборов. Частотный спектр этих Ф. э. определяется временами жизни и дрейфа носителей. В полупроводниковых приборах на НЧ наблюдаются также Ф. э., обусловленные «улавливанием» электронов и дырок дефектами кристаллич. решётки (модуляционный шум).

В приборах квантовой электроники Ф. э. ничтожно малы и обусловлены спонтанным излучением (см. КВАНТОВЫЙ УСИЛИТЕЛЬ).

Т. н. технич. Ф. э. связаны с температурными изменениями параметров цепей и их «старением», нестабильностью источников питания, с помехами от пром. установок, вибрацией и толчками, с нарушениями электрич. контактов и т. п.

Ф. э. в генераторах электрических колебаний вызывают модуляцию амплитуды и частоты колебаний (см. МОДУЛЯЦИЯ КОЛЕБАНИЙ), что приводит к появлению непрерывного частотного спектра колебаний и к уширению спектральной линии генерируемых колебаний до 10-7—10-12 от несущей частоты.

флуктуа́ции электри́ческие

беспорядочные изменения во времени электрического тока, напряжения, заряда в проводниках, а также в электронных ионных приборах, вызванные хаотическим движением частиц (носителей заряда, рассеивающих центров и т. п.), а также случайными переходами между их квантовыми состояниями. Флуктуации электрические создают электрический шум.

* * *

ФЛУКТУА́ЦИИ ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЕ, беспорядочные изменения во времени электрического тока, напряжения, заряда в проводниках, а также в электронных ионных приборах, вызванные хаотическим движением частиц (носителей заряда, рассеивающих центров и т.п.), а также случайными переходами между их квантовыми состояниями. Электрические флуктуации создают электрический шум.

беспорядочные изменения во времени электрич. тока, напряжения, заряда в проводниках, а также в электронных ионных приборах, вызванные хаотич. движением частиц (носителей заряда, рассеивающих центров и т.п.), а также случайными переходами между их квантовыми состояниями. Ф. э. создают электрич. шум.