ШУМЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ, электрические шумы, сопровождающие процессы генерирования, усиления или преобразования полезных сигналов электронными приборами. Определяют мин. (пороговую) величину полезного сигнала, при к-рой он ещё может быть воспроизведён или усилен без искажений, приводят к уширен и ю спектральной линии генерируемых колебаний. В общем случае вклад в Ш. э. п. вносят как естеств. шумы (дробовые, фликкерные, тепловые), так и техн. шумы.
Вредное влияние естеств. Ш. э. п. на качество работы прибора может быть значительно ослаблено спец. техн. мерами, учитывающими физ. природу каждого из этих шумов. Так, для снижения уровня дробового шума в ЭВП используют такие режимы их работы, при к-рых ток катода меньше полного тока электронной эмиссии (режим пространств, заряда). При работе в таких режимах вблизи катода возникает минимум потенциала (виртуальный кагод), демпфирующий флуктуации тока катода (явление т. н. депрессии дробового шума пространств, зарядом). Указанный механизм успешно используется в диапазоне достаточно низких частот, для к-рого несущественно влияние эффектов, связанных с конечным временем пролёта эл-нов от катода к аноду (пролётных эффектов). В диапазоне СВЧ механизм подавления дробовых шумов значительно сложнее (см. Электронный поток). Для понижения дробового и фликкерного шумов ЭВП большое значение при разработке и изготовлении этих приборов придаётся повышению однородности катода, тщательному обезгаживанию, приведению всех узлов прибора и его параметров в стабильное состояние в ходе тренировки электронных приборов. Осн. путь снижения тепловых Ш. э. л. (как это следует из ф-лы Найквиста) — уменьшение активных потерь в элект-родинамич. системах приборов, понижение темп-ры (охлаждение приборов). Снижение уровня шумов в ПП приборах достигается след. мерами: уменьшением паразитных контактных сопротивлений; уменьшением времени пролёта носителей заряда; уменьшением ёмкостей ПП приборов; совершенствованием технологич. процесса с целью обеспечения заданного состава исходных материалов и профиля легирования разл. областей структуры ПП прибора (см., напр., Малошумящий транзистор).
Технические Ш.». п. Применительно к ПП приборам термин «технические шумы» обычно не употребляется. Среди техн. шумов ЭВП осн. значение имеют шумы токораспре деле ни я, шумы вторичной электронной эмиссии, ионный шум, а также шумы контактные, вибрационные и др. Шумы токораспределеиия возникают из-за случайного перераспределения тока между электродами прибора, что приводит к увеличению флуктуации в его электронном потоке. Осн. средство борьбы с такими шумами — упучше-ние токопрокождения в приборе- Шумы вторичной электронной эмиссии заключаются в дополнит, флук-туациях ВЧ поля, индуцируемого вторичными эл-нами, испускаемыми электродами прибора (в основном коллектором). Такие шумы успешно подавляют, используя для электродов материалы с низким коэф. вторичной эмиссии, а также спец. конструкции коллекторных узлов, препятствующие проникновению вторичных эл-иов в электродина-мич. систему. Ионные шумы обусловлены электронно-ионными столкновениями, бомбардировкой катода ионами, а также плазменными колебаниями ионов, модулирующими ВЧ сигнал. Ионные шумы подавляются тщательным обезга-живанием прибора, устранением в нём ионных ловушек, в частности в области катода. К техн. шумам относят также Ш. э. п. в узкой полосе частот, напр. гудение, вызванное магн. полем тока подогревателя катода, микрофонный эффект, трески, возникающие при вибрации приборов -и попадании в их рабочее пространство посторонних ч-ц, шорохи, появляющиеся при ухудшении межэлектродной изоляции.
При количеств, оценке Ш. э. п. обычно отвлекаются от учёта каждого отд. источника шума, рассматривая нек-рые эквивалентные источники (генераторы шумового тока или шумового напряжения). Напр., шумовые св-ва электронных усилит, ламп характеризуют эквивалентным шумовым сопротивлением, находящимся при темп-ре 293 К и включённым на вход последовательно с источником сигнала. В др. случаях может рассматриваться согласованное с нагрузкой сопротивление, находящееся при нек-рй эквивалентной темп-ре , и ли акти вный четырёхполюсник, характеризуемый нек-рыми обобщёнными параметрами (шума коэффициентом или шумовой темп-рой).
ШУМЫ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ, флуктуеционные явления в объёме или на поверхности полупроводника, приводящие к случайным изменениям тока в электрич. цепи, содержащей данный полупроводник. Наряду с тепловыми шумами, обусловленными тепловым движением носителей заряда, в ПП наблюдаются также шумы, связанные со случайным характером процессов генерации и рекомбинации носителей заряда. К основным из них относятся гене рационно-рекомбинационный, дробовой и НЧ шумы. Г е и е р а-ци он но-ре комбинационный Ш. в л. приводит к флуктуациям концентрации свободных носителем заряда и, следовательно, к флуктуацням проводимости ПП. В отличие от теплового шума, процессы генерации и рекомбинации приводят к возникновению шума лишь в неравновесных условиях, т. е. при протекании через ПП тока (от внеш. источника, в результате внутр. фотоэффекта, под действием термоэдс и пр.). Генерационио-рекомбинац. шум характеризуется спектральными плотностями электрич. мощности, ср. квадрата напряжения и ср. квадрата тока короткого замыкания. Значения этих спектральных плотностей зависят от напряжённости электрич. поля ПП, постоянной составляющей силы тока через ПП образец, подвижности и времени жизни носителей заряда, ср. величины полного кол-ва носителей заряда в объёме ПП и времени и х пролёта через образец.
Дробовой Ш. в л.— генерационная составляющая гене-рационно-рекомбинац. шума при условии, что рекомбинац. составляющая пренебрежимо мала. Такие случаи могут быть реализованы в неоднородном ПП, напр. в электронно-дырочном переходе (р—п-переходе), Шоттки-контакте (см. Контакт металл — полу проводим к). Ср. квадрат тока короткого замыкания дробового шума i^p—2efii\f, где У — ширина полосы частот, в к-рой проводятся измерения.
Низкочастотный Ш. в п. (ф л и к к е р-ш ум, шум типа 1/0 — сравнительно медленные флуктуации тока и напряжения. Обычно предполагают, что НЧ шум связан с процессами генерации и рекомбинации носителей заряда в приповерхностных и прнконтактных областях ПП или в оксидном слое на его поверхности, возникающими на т. н. медленных центрах рекомбинации. Происхождение термина «низкочастотный шумя связано с частотной зависимостью спектральной плотности шума, имеющей вид 1 /f", где показатель а близок к 1. Такая зависимость сохраняется на частотах не св. 103 Гц вплоть до самых низких.
ШУМ, беспорядочные колебания (флуктуации) раэл. физ. природы, отличающиеся сложной временнбй и спектральной структурой. В радиоэлектронике под Ш. принято понимать любые нежелат. возмущения, аддитивно накладывающиеся на полезный сигнал и искажающие его передачу, приём или индикацию. В зависимости от физ. природы UJ. подразделяются на акустические и электрические.
Акустический Ш. Источником акустич. Ш. могут быть любые нежелат. механич. колебания в твёрдых, жидких и газообразных средах. Различают механический Ш., вызываемый вибрацией, соударениями твёрдых тел (Ш. станков, машин и т. п.); аэро- или гидродинамический Ш., возникающий в турбулентных потоках гаэов или жидкостей в результате флуктуации давления (напр., Ш. в струе реактивного двигателя); термодинамический Ш., обусловленный флуктуациями плотности газа (напр., процессе горения), а твкже резким повышенном давления (напр., при взрыве, электрич. разряде); кавитационный Ш., связанный с захлопыванием газовых полостей и пузырьков в жидкостях (кавитаций). Акустич. Ш. (напр., авиационных и ракетных двигателей) является источником НЧ помех в работе радиоэлектронных устр-в (см., напр., Микрофонный эффект) и одной из причин нарушения их работоспособности. В ряде случаев акустнч. Ш. служит источником информации, т. е. выполняет роль сигнала. Так, по Ш. подводных лодок и надводных судов осуществляют их пеленгацию; шумоподобные сигналы используются в радиоэлектронике для раз л. измерений.
Электрический Ш. К электрич. LU. относятся нежелат. возмущения токов, напряжении или напряжённостей эл.-магн. полей в радиоэлектронных устр-вах. Различают Ш. регулярные (т. е. детерминированные, предсказуемые) и флуктуационные (случайные, непредсказуемые). Примеры регулярных Ш.— фон перем. тока цепей питания радиоэлектронных устр-в, посторонние по отношению к рассматриваемому устр-ву ВЧ помехи; примеры флуктуациониых Ш.— электрич. Ш., обусловленные неравномерной эмиссией эл-иов в ЭВП (дробовой Ш.), неравномерностью процессов генерации и рекомбинации носителей заряда в ПП приборах, тепловым движением носителей заряда в проводниках (тепловой Ш.), тепловым излучением Земли, земной атмосферы. Солнца и т. д.
По положению источника Ш- относительно рассматриваемого устр-ва электрич. Ш. подразделяются на внешние и внутренние (собственные). По своему происхождению Ш. подразделяются на естественные и технические. Естественные Ш. обусловлены дискретным строением в-ва и статистич. характером протекающих в нём явлений. К таким явлениям относятся тепловые движения носителей заряда, процессы рекомбинации, ионизации, прохождение ч-ц через потенц. барьер и т. п. Примеры естеств. Ш.: собственные тепловые флуктуации тока в проводниках, тепловые флуктуации внеш. эл.-магн. излучения, поступающего в антенну радиоприемного устр-ва, дробовой Ш. в ЭВП. В силу статистич. характера процессов, порождающих естеств. Ш., такие Ш. принципиально неустранимы- Технические Ш.~- следствие конструктивно-технологич. несовершенства радиоэлектронных устр-в. К таким Ш. относятся, напр., Ш. токораспределения в ЭВП, фон перем. тока цепей питания, Ш. вторичной электронной эмиссии, контактные, вибрац. Ш. Вредное влияния технич. Ш. на качество работы устр-ва может быть устранено или значительно ослаблено конструктивными и теянологич. приемами.
ШТАРКА ЭФФЕКТ [по имени нем. физика И. Штарка (J. Slark)], изменение значений энергии втомов, молекул и др. квантовых систем под действием электрич. поля, обнаруживаемое по сдвигу, расщеплению и уширению их спектральных линии. Открыт й. Штарком в 1913 на спектральных линиях бальмеровской серии втома водорода. Ш. э. наблюдается под действием как внеш. полей (постоянного или переменного), так и внутрнкристаллических полей. Ш. э. получил объяснение на основе квантовой механики. Атом (или др. квантовая система), находясь в состоянии с определённой энергией С, приобретает в электрич. поле напряжённостью Е дополнит, энергию Л' вследствие поляризуемости его электронной оболочки и возникновения индуцированного дипольного момента. Различают линейный Ш. э., при к-ром \f.~E (характерен для атомов Н), и квадратичный Ш. э.( при к-ром V -* Е' (характерен для многоэлектронных атомов). В первом случае получается симметричная относительно первичной спектральной линии картина расщепления, во втором — несимметричная. На основе Ш. э. разработаны методы изучения свойств ч-ц и электрич. полей в в-ве. В частности, Ш. э. в перем. электрич. поле используется для изменения частоты квантового перехода (штарковская модуляция), напр., в устр-вах микроволновой спектроскопии, для оценки концентрации заряженных ч-ц в плазме; расщепление электронных уровней энергии ионов в крист. решётке под действием внутрикрист. поля учитывается в спектроскопии кристаллов, в квантовой электронике.
ШИРОКОПОЛОСНАЯ ЛАМПА, лриемно-усилитель-ная лампа, предназначенная для усиления электрич. сигналов с широким спектром частот (до десятков МГц). Разработана в 1955 для применения в широкополосных усилителях. Ш- л. отличаются высоким отношением крутизны характеристики к сумме входной и выходной межэлектрод-ных емкостей, наз. коэф. широкополосности. Для достижения высокой крутизны характеристики (а следовательно, и широкополосности) в Ш. л. применяют, напр., мелкоструктурную управляющую сетку, изготовленную из тонкой проволоки (диам. обычно 8 мкм). В др. типах Ш. л. высокое значение крутизны характеристики достигается благодаря испольэоввнию явления вторичной эмиссии либо применению дополнит, (т. н. катодной) сетки . Ш. л. находят применение в радиолокац-, те лев из. системах, устр-вах и системах радиорелейной связи и др.