散粒噪声：电路，工作，与约翰逊噪声和脉冲噪声及其应用
散粒噪声最早是由德国物理学家“沃尔特·肖特基”提出的，他在电子和离子发射理论的扩展中发挥了主要作用。在研究热离子阀或真空管时，他观察到。。。
散粒噪声最早是由德国物理学家“沃尔特·肖特基”提出的，他在电子和离子发射理论的扩展中发挥了主要作用。在研究热离子阀或真空管时，他观察到，即使所有外部噪声源都已消除，仍有两种噪声存在。他确定的一个结果是温度的结果，即热噪声，而剩下的一个是散粒噪声。在电路中，有不同类型的噪声源，如约翰逊/热噪声、散粒噪声、1/f噪声或粉红/闪烁噪声。本文讨论了散粒噪声–使用应用程序。
什么是镜头噪音？
由电荷的离散性质产生的一种电子噪声被称为散粒噪声。在电子电路中，这种噪声在直流电流中具有随机波动，因为实际上电流有电子流。这种噪声主要在肖特基势垒二极管、PN结和隧道结等半导体器件中很明显。与热噪声不同，这种噪声主要取决于电流的流动，在PN隧道结器件中更为明显。
主要在短时间尺度上测量时，在电流极小的情况下，散粒噪声非常显著。每当电流水平不高时，这种噪声就特别明显。所以这主要是由于统计电流。
喷丸噪声电路
具有光电组装电路的散粒噪声实验装置如下所示。这种设置包括一个可变强度灯泡和光电二极管，它们连接到一个简单的电路上。在以下电路中，万用表用于测量与光电电路串联的RF电阻器两端的电源电压。
电路中的开关选择是否可以将光电流（或）校准信号提供给电路的其余部分。右侧的运算放大器与电阻器并联，使散粒噪声装配盒具有大约十倍的增益。
示波器用于对产生的噪声信号进行数字合并。函数发生器与衰减器串联使用，以调整增益曲线。在这里，我们开始了Shot噪声实验，使用函数生成器通过衰减的正弦信号对测量链进行了非常仔细的校准。记录增益（g（f）＝Vout（f）/Vin（f））。
在这个实验中，我们简单地记录了噪声的RMS电压，该电压由示波器在光光电电路VF内的8个不同电压下测量了20次。之后，我们打破了照相电路，并记录了背景中的噪音水平。
在该电路中，测量的噪声可以根据示波器使用的积分时间略有变化，但其范围在0.1%的不确定性数量级上&我们可以忽略它，因为它主要由电压内的随机波动引起的不确定性决定。
镜头噪声电流公式
当电流流过PN结时，会产生散粒噪声。集成电路上有各种各样的接点。跨越势垒是简单的随机现象&产生的直流电流是各种随机基本电流信号的总和。这种噪声在所有频率上都是稳定的。散粒噪声电流公式如下所示。
In=√2qIΔf
哪里
“q”是电子上的电荷，相当于1.6×10-19库仑。
“I”是指整个结点的电流。
“Δf”是以赫兹为单位的带宽。
差分B/W散粒噪声、约翰逊噪声和脉冲噪声
散粒噪声、约翰逊噪声和脉冲噪声之间的区别将在下面讨论。
| 镜头噪声 |
约翰逊噪声 | 脉冲噪声 |
| 由于通过电子/空穴携带的电荷的离散性质而产生的噪声被称为散粒噪声。 | 通过载流子的热搅动产生的噪声被称为约翰逊噪声。 | 保持快速尖锐声音的噪音，或者像枪声一样持续时间的快速爆炸，被称为脉冲噪音。 |
| 这种噪声也被称为量子噪声。 | 约翰逊噪声也称为奈奎斯特噪声/热噪声。 | 脉冲噪声也称为突发噪声。 |
| 这种噪声与频率和温度无关。 | 这种噪音与温度成正比。 | 这与温度无关。 |
| 这种噪声主要发生在光学设备内的光子计数中，只要这种噪声与光束的粒子性质有关。 | 热噪声主要是由自由电子在导体内的随机运动引起的，这是由热搅动引起的。 | 脉冲噪声主要通过雷电和机电开关系统的电压瞬变产生。 |
优点和缺点
这个散粒噪声的优点包括以下内容。
- 高频的散粒噪声是地面探测器的极限噪声。
- 这种噪声只是提供了关于基本物理过程的有价值的信息，而不是其他实验方法。
- 由于信号强度增强得更快，因此散粒噪声的相对比例降低，S/N比增加。
这个散粒噪声的缺点包括以下内容。
- 这种噪声仅仅是由光电二极管处检测到的光子数量内的波动引起的。
- 由于通过隧道结形成的低通滤波器（LPF），它需要测量后的数据修改来补偿信号的损失。
- 这是量子有限强度的噪声。各种激光器非常接近散粒噪声，作为高噪声频率的最小值。
应用
这个散粒噪声的应用包括以下内容。
- 这种噪声主要在PN结、隧道结和肖特基势垒二极管等半导体器件中可见。
- 它在基础物理、光学探测、电子、电信等领域具有重要意义。
- 这种类型的噪声是在电子和射频电路中遇到的，这是颗粒电流性质的影响。
- 这种噪声在一个非常低功率的系统中是非常重要的。
- 这种噪声与量化的电荷性质和整个pn结的单个载流子注入有关。
- 这种噪声与在没有施加任何电压和没有任何正常电流的情况下发生的平衡电流波动简单地区分开来。
- 散粒噪声是由电子电荷的离散性引起的电流中与时间相关的波动。
Q） 。为什么镜头噪声被称为白噪声？
A） 。这种噪声通常被称为白噪声，因为它具有一致的频谱密度。白噪声的主要示例是散粒噪声和热噪声。
Q） 。通信中的噪声因素是什么？
它是衡量器件内信噪比退化的指标。因此，它是i/p处的S/N比与输出处的S/N比的比值。
Q） 。什么是光电探测器中的镜头噪声？
A） 。在光学零差检测中，光电探测器内的散粒噪声要么归因于量化电磁场的零点波动，要么归因于光子吸收过程的分离性质。
Q） 。如何测量镜头噪声？
A） 。该噪声是通过使用该类散粒噪声=10 log（2hμ/P）（单位为dBc/Hz）来测量的。dBc内的“c”是相对于信号的，因此我们乘以信号功率“P”以获得dBm/Hz内的散粒噪声功率。
Q） 。如何减少镜头噪音？
这种噪音可以通过
- 增加信号强度：增加系统中的电流量将减少散粒噪声的相对贡献。
- 对信号进行平均：对同一信号的多个测量值进行平均将降低散粒噪声，因为噪声将随着时间的推移进行平均。
- 实现噪声滤波器：低通滤波器等滤波器可用于去除信号中的高频噪声成分。
- 降低温度：提高系统的温度会增加热噪声的数量，使散粒噪声相对不那么显著。
- 选择合适的探测器：使用具有更大有源面积或更高电子收集效率的探测器可以减少散粒噪声的影响。
因此，这是散粒噪声及其应用的概述。通常，只要存在电压差或势垒，就会发生这种噪声。一旦像空穴和电子这样的电荷载流子穿过势垒，就会产生这种噪声。例如，晶体管、二极管和真空管都会产生散粒噪声。这里有一个问题要问你，什么是噪音？