ФЛУКТУАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
хаотические
изменения потенциалов, токов и зарядов в электрич. цепях и линиях связи.
Ф. э. вызываются тепловым движением носителей заряда и др. физич. процессами
в веществе, обусловленными дискретной природой электричества (естественные
Ф. э.), а также случайными изменениями и нестабильностью характеристик
цепей (технич. Ф. э.). Ф. э. возникают в пассивных элементах цепей (металлич.
и неметал-лич. проводниках), в активных элементах (электронных, ионных
и полупроводниковых приборах), а также в атмосфере, в к-рой 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 из-за большой концентрации электронов проводимости и малой длины
свободного пробега тепловые скорости электронов во много раз превосходят
скорость направленного движения в электрич. поле (дрейфа). Поэтому Ф. э.
в металлах зависят от темп-ры, но не зависят от приложенного напряжения
(Найквиста формула). При комнатной темп-ре интенсивность тепловых Ф. э.
остаётся постоянной до частот 1012 гц. Хотя тепловые Ф. э.
возникают только в активных сопротивлениях, наличие реактивных элементов
(ёмкостей и индуктивностей) может изменить частотный спектр Ф. э. В неметаллич.
проводниках Ф. э. на низких частотах на неск. 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 гл. обр. со случайным характером электронной
эмиссии с катода (дробовой шум). Интенсивность дробовых Ф. э. практически
постоянна для частот <= 108гц и зависит от присутствия остаточных
ионов и величины объёмного заряда (см. Дробовой эффект). Дополнительные
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. 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
Ф. э. обусловлены случайным характером процессов генерации и рекомбинации
электронов и дырок (генерационно- рекомбинационный шум) и диффузии носителей
заряда (диффузионный шу м). 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 кристаллич. 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.
Технические Ф. э. связаны
с температурными изменениями параметров цепей и их старением, нестабильностью
источников питания, с помехами от промышленных установок, вибрацией и толчками,
с нарушениями электрич. контактов и т. п.
Ф. э. в генераторах электрич.
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 электрич. сигналов, ограничивают
их чувствительность и помехоустойчивость, уменьшают стабильность генераторов
и устойчивость систем автоматич. 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 флуктуации в электродинамике, М., 1967; Малахов
А. Н., Флуктуации в автоколебательных
системах, М., 1968; Вандер Зил А., Шум, пер. с англ., М., 1973. И. Т. Трофименко.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я