Фликкер-шум. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Фликкер-шум

Фликкер-шум (шум 1/f) - флуктуационный процесс, спектральная плотность к-рого S(f) при низких частотах ^растёт с понижением частоты по закону, близкому к

, в к-ром показатель

близок к 1 (см. Флуктуации электрические ).Впервые шум 1/f обнаружен в 1925 Дж. Джонсоном (J. В. Johnson) при измерении флуктуации тока термоэлектронной эмиссии. Впоследствии был обнаружен также в угольных резисторах, разл. плёночных проводниках, в т. ч. в сплошных металлич. плёнках, в полупроводниках и др. структурах. Особенно велик в островковых плёнках, в гранулированных проводниках, в плохих контактах к высокоомным резисторам. Показатель

обычно находится в пределах от 0,8 до 1,2, может изменяться с температурой, но чаще всего близок к 1. Как правило, спектральная плотность шума 1/f растёт с понижением частоты вплоть до мин. частоты, до к-рой проводятся измерения (достигнута частота 3^.10^-7 Гц). Переход к не зависящей от f спектральной плотности не наблюдается.

Шум 1/f относится к токовым шумам. Спектральная плотность в однородных проводниках пропорциональна квадрату напряжения (или тока). Этот факт, а также спец.

опыты указывают на то, что токовый шум 1/f вызван флуктуациями сопротивления, к-рые имеют место и в равновесном состоянии, пропускание тока лишь проявляет их. Радиус корреляции флуктуации, создающих шум 1/f, настолько мал, что измерить его не удалось: во всех опытах, в к-рых его пытались измерить, найдено лишь ограничение сверху для него. В частности, флуктуации сопротивления соседних транзисторов интегральной схемы, находящихся на расстоянии неск. десятков микрон, не коррелированы. Поэтому спектральная плотность относительных флуктуации сопротивления однородных проводников (или напряжения на их контактах) обратно пропорц. объёму проводника. В сильно неоднородных проводниках, в к-рых проводимость носит перколяционный характер (сопротивление определяется участками, занимающими относительно малый объём), спектральная плотность должна быть большой, что и наблюдается на опыте.

Шум 1/f связывают с наличием в реальных твёрдых телах той или иной неупорядоченности и связанного с ней чрезвычайно широкого спектра (иерархии) времён релаксации

. Такой широкий спектр t и требуемая для получения закона

функция распределения т возникают, если т экспоненциально зависит от параметра (энергии активации в случае активац. переходов между состояниями системы, туннельного показателя в случае туннельных переходов), функция распределения к-рого более или менее постоянна в широких пределах изменения этого параметра. То, что шум 1/f обусловлен суперпозицией процессов с разл. временами релаксации, продемонстрировано на опыте: в субмикронных МДП-транзисторах (см. Полевой транзистор), в к-рых имеется одна активная ловушка для носителей тока (или две ловушки), спектральная плотность флуктуации сопротивления канала имеет лоренцевский профиль с одним т (или соответственно два таких профиля с двумя различными т), но при увеличении размеров транзистора и числа ловушек спектральная плотность приближается к 1/f. Магн. шум (флуктуации намагниченности) со спектральной плотностью ~ 1/f, наблюдаемый в спиновых стёклах и аморфных ферромагнетиках (см. Аморфные магнетики ),соответствует наличию в них (и известной из др. опытов) обширной иерархии высот барьеров (энергий активации), разделяющих метастабилъные состояния, между к-рыми каждая такая система совершает переходы в процессе релаксации и теплового движения. В тех случаях, когда механизм шума 1/f понятен (как в спиновых стёклах и неупорядоченных средах с двухуровневыми туннельными системами), мин. его частота (обратное наибольшее т) столь мала (напр., меньше обратного времени существования Вселенной), что попытки её измерения не имеют смысла. Механизмы шума 1/f объёме полупроводников пока достоверно не установлены, хотя в литературе предложен ряд теорий.

Шум 1/fявляется серьёзной помехой во MH. электронных приборах: в усилителях низких частот, в стандартах частоты и др.

Литература по

Коган Ш. M., Низкочастотный токовый шум со спектром типа 1/f в твердых телах, «УФН», 1985, т. 145, в. 2, с. 285; Weissman M. В., 1/F noise and other slow, nonexponential kinetics in condensed matter, «Rev. Mod. Phys.», 1988, v. 60, № 2, c. 537.

Ш. M. Коган.

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, что, когда некоторые исследователи, пытающиеся примирить релятивизм и эфирную физику, говорят, например, о том, что космос состоит на 70% из "физического вакуума", а на 30% - из вещества и поля, то они впадают в фундаментальное логическое противоречие. Это противоречие заключается в следующем.

Вещество и поле не есть что-то отдельное от эфира, также как и человеческое тело не есть что-то отдельное от атомов и молекул его составляющих. Оно и есть эти атомы и молекулы, собранные в определенном порядке. Также и вещество не есть что-то отдельное от элементарных частиц, а оно состоит из них как базовой материи. Также и элементарные частицы состоят из частиц эфира как базовой материи нижнего уровня. Таким образом, всё, что есть во вселенной - это есть эфир. Эфира 100%. Из него состоят элементарные частицы, а из них всё остальное. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира