Loading AI tools
З Вікіпедії, вільної енциклопедії
Тепловий шум (або джонсонівський[1]) — рівноважний шум, обумовлений тепловим рухом носіїв заряду в провіднику, в результаті чого на кінцях провідника виникає флуктуаційна різниця потенціалів.
У 1928 у Джон Б. Джонсон вперше експериментально встановив закономірності цього виду шуму в Bell Labs[2]. Потім він описав своє відкриття Гаррі Найквісту, який зміг пояснити отримані результати[3].
Тепловий шум виникає в будь-якому провіднику електричного струму і пов'язаний з хаотичним рухом рухомих носіїв заряду, у результаті якого на контактах зразка з'являються флуктуації напруги. Реактивні кола не мають теплового шуму.
Середній квадрат напруги цього шуму залежить тільки від активного опору і температури зразка і може бути розрахований за формулою Найквіста:
де — стала Больцмана, — смуга частот, в який проводиться вимір.
Спектральна густина теплового шуму:
не залежить від частоти, тому тепловий шум можна розглядати в широкому діапазоні частот як білий шум, і залишається постійною аж до частоти:
де — стала Планка.
При 300 К
Гц.
У металах через велику концентрацію електронів провідності і малу довжину вільного пробігу теплові швидкості електронів у багато разів перевершують швидкість спрямованого руху в електричному полі (швидкість дрейфу). Тому інтенсивність теплових шумів не залежить ні від прикладеної напруги, ні від струму, ні від частоти (а тільки від ширини смуги частот, в якій відбувається вимір шумів). При кімнатній температурі інтенсивність на одиничний інтервал частот залишається постійною до
Гц.