散粒噪声

散粒噪声
散粒噪声是一种在实验观测中的读出噪声,主要由于电路中的电子或光学仪器中的光子数量有限,引发数据读取中的统计涨落。这种噪声在电子学、通信和基础物理领域具有重要意义。散粒噪声的强度随着平均电流或平均光强度的增加而增加,但信号本身的强度增加速度更快,从而提升信噪比

简介

散粒效应噪声是Schottky于1918年研究此类噪声时,用子弹射入靶子时所产生的噪声命名的。因此,它又称为散弹噪声或颗粒噪声。在电化学研究中,当电流流过被测体系时,如果被测体系的局部平衡仍没有被破坏,此时被测体系的散粒效应噪声可以忽略不计。
散粒噪声是半导体的载体密度变化引起的噪声,也称为散弹噪声或颗粒噪声。它是由形成电流的载流子的分散性造成的,在大多数半导体器件中,它是主要的噪声来源。在低频中频下,散粒噪声与频率无关(白噪声),而在高频时,散粒噪声谱变得与频率有关。散粒噪声有白噪声的特性,其电流均方值与电子电荷量q、总的直流电流Idc和带宽delt(f)成正比关系:I^2=2*q*Idc*delt(f)。
散粒噪声的本质在于,通过测量到的电流强度或光强度能够给出收集到的电子或光子的平均数量,但无法得知任意时刻实际收集到的电子或光子数量。其分布按平均值遵循泊松分布。在大量粒子存在时信号中的散粒噪声会呈现正态分布,其标准差等于平均粒子数的平方根,信噪比为平均粒子数的平方根。