Физическая энциклопедия - 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. .