К наиболее часто встречающимся видам шумов в электронных приборах относят тепловой, дробовой, генерационно-рекомбинационный, шум токораспределения, лавинного умножения, микроплазменный, взрывной, фотонный, вторичной эмиссии, ионный и др.
Тепловой шум — это флуктуации тока или напряжения, обусловленные тепловым движением свободных носителей. В результате хаотического движения свободных носителей происходит случайное перераспределение носителей в среде, приводящее к флуктуации концентрации носителей, а следовательно, и тока, протекающего через нее. Электронные приборы часто представляют в виде эквивалентного шумового резистора.
Tепловые флуктуации поддерживают тепловое равновесие носителей в резисторе, обеспечивая в среднем возвращение к нему при случайных отклонениях. Поэтому тепловой! шум — неустранимое явление в любом резиетивном материале.
Дробовой шум электронных приборов связан со статистическим характером процесса преодоления носителями потенциального барьера. В полупроводниковых приборах этот барьер возникает при контактах материалов с различным типом проводимости. В электронных лампах барьер образуется на границе катод—вакуум и определяется работой выхода электронов. Акты прохождения носителей через потенциальный барьер представляют последовательность независимых случайных событий, а за одинаковый промежуток времени число носителей, преодолевших барьер, оказывается различным. Появляются флуктуации тока, обусловленные случайным распределением скоростей частиц и их энергий, моментов начала их движения.
Шумы токораспределения являются результатом статического характера процесса распределения носителей между электродами прибора.
В многоэлектродных лампах и других вакуумных приборах флуктуации поперечной составляющей скорости электронов приводят к изменению количества электронов, попадающих на сетки и прошедших через них. Поэтому в цепи анода лампы возникают флуктуации тока. Коэффициент токораспределения kn пентода в режиме усиления характеризует процесс распределения электронов между анодом и экранирующей сеткой. Спектральная плотность шума токораспределения в анодной цепи пентода
Шумы лавинного умножения наблюдаются при ускорении носителей в сильных электрических полях, где носители приобретают энергию, необходимую для ионизации атома кристаллической решетки при соударении. Из-за статистического разброса длины свободного пробега носителей между соударениями моменты возникновения новых носителей заряда и их количество флуктуируют во времени, что приводит к появлению шумового тока. Для обратно включенного р-n-перехода эти флуктуации определяют случайный процесс изменения коэффициента лавинного умножения носите лей.
Микроплазменный шум наблюдается в виде ступенчатого сигнала с амплитудой порядка А. Он возникает и сильном электрическом поле, например в р-л-переходе при напряжении, близком к напряжению электрического пробоя. Шум локализуется внутри перехода на малом участке размером м, где имеются трещины и другие дефекты кристалла, образующие ловушки. Захваченные ловушками заряды увеличивают электрическое поле на этом участке, что способствует локальному лавинному пробою, образованию электронно-дырочной плазмы, а затем ее исчезновению. Процессм образования и разрушения микроплазмы — случайны, что и приводит к возникновению шумового тока через переход.
Взрывной шум проявляется и мнде хаотических импульсов с мало изменяющейся амплитудой порядка 10-11 А, но случайной и относительно большой длительностью импульсов и интервалов между ними. Предполагается, что этот шум в обратно включенном p-n переходе приборов обусловлен нерегулярным появлением-исчезновением поверхностных каналов, а в прямо включенных — дефектами кристалла в области перехода, в частности дислокациями, приводящими к образованию крупномасштабных ре-комбинационных центров.
Фотонный шум наблюдается в фотоэлектрических и оп-тоэлектронных приборах и обусловлен дискретной природой принимаемого излучения и фона. Число квантов энергии, попадающих на чувствительную площадь фотоприемника, флуктуирует, что в итоге является причиной шума даже в идеальном (нешумящем) фотоприемнике.
Шумы вторичной эмиссии наблюдаются, как правило, в вакуумных приборах — лампах, фотоэлектронных умножителях и др. Источником шумов являются флуктуации числа вторичных электронов, выбитых с анода, динода или других электродов. Процесс вторичной эмиссии является статистическим, в результате которого случайно флуктуирует анодный ток лампы.
Ионные шумы наблюдаются в приборах с несовершенным вакуумом. Эти шумы обусловлены статистическим характером процесса новообразования в вакуумных приборах. При бомбардировке катода ионы выбивают электроны и (или) частично компенсируют пространственный заряд у катода. Флуктуации выходящих с катода электронов, а следовательно, пространственного заряда, и тока эмиссии являются причиной появления шумов анодного тока лампы
