ஷாட் சத்தம்: சர்க்யூட், வேலை, Vs ஜான்சன் சத்தம் மற்றும் இம்பல்ஸ் சத்தம் & அதன் பயன்பாடுகள்

ஷாட் இரைச்சல் முதன்முதலில் ஜெர்மன் இயற்பியலாளர் 'வால்டர் ஷாட்கி' என்பவரால் உருவாக்கப்பட்டது, அவர் எலக்ட்ரான் மற்றும் அயனி உமிழ்வு கோட்பாட்டின் விரிவாக்கத்தில் முக்கிய பங்கு வகித்தார். தெர்மோனிக் வால்வுகள் அல்லது வெற்றிடக் குழாய்களில் பணிபுரியும் போது, ​​அனைத்து வெளிப்புற இரைச்சல் மூலங்களும் அகற்றப்பட்டாலும், இரண்டு வகையான சத்தம் எஞ்சியிருப்பதை அவர் கவனித்தார். அவர் தீர்மானித்த ஒன்று வெப்பநிலையின் விளைவு, இது வெப்ப இரைச்சல் என அழைக்கப்படுகிறது, மீதமுள்ளது ஷாட் இரைச்சல். இல் மின்சுற்றுகள் , ஜான்சன்/ தெர்மல் சத்தம், ஷாட் இரைச்சல், 1/f சத்தம் அல்லது பிங்க்/ ஃப்ளிக்கர் சத்தம் போன்ற பல்வேறு வகையான இரைச்சல் மூலங்கள் உள்ளன. இந்த கட்டுரை ஒரு கண்ணோட்டத்தை விவாதிக்கிறது சுட்டு சத்தம் - பயன்பாடுகளுடன் பணிபுரிதல்.

ஷாட் சத்தம் என்றால் என்ன?

மின்சார சார்ஜின் தனித்துவமான தன்மையிலிருந்து உருவாக்கப்பட்ட ஒரு வகை மின்னணு சத்தம் ஷாட் இரைச்சல் என அழைக்கப்படுகிறது. மின்னணு சுற்றுகளில், இந்த இரைச்சல் DC மின்னோட்டத்தில் சீரற்ற ஏற்ற இறக்கங்களைக் கொண்டுள்ளது, ஏனெனில் உண்மையில் மின்னோட்டமானது எலக்ட்ரான்களின் ஓட்டத்தைக் கொண்டுள்ளது. இந்த சத்தம் முக்கியமாக கவனிக்கப்படுகிறது குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் Schottky தடுப்பு டையோட்கள், PN சந்திப்புகள் மற்றும் சுரங்கப்பாதை சந்திப்புகள் போன்றவை. வெப்ப இரைச்சல் போல் அல்ல, இந்த சத்தம் முக்கியமாக மின்னோட்டத்தின் ஓட்டத்தைப் பொறுத்தது மற்றும் இது PN டன்னலிங் சந்திப்பு சாதனங்களில் தெளிவாகத் தெரிகிறது.

ஷாட் சத்தம் மிக சிறிய மின்னோட்டங்களுடன் முக்கியமாக குறுகிய நேர அளவீடுகளில் அளவிடும் போது குறிப்பிடத்தக்கது. தற்போதைய நிலைகள் அதிகமாக இல்லாத போதெல்லாம் இந்த சத்தம் குறிப்பாக கவனிக்கப்படுகிறது. எனவே இது முக்கியமாக புள்ளியியல் மின்னோட்ட ஓட்டம் காரணமாகும்.

ஷாட் இரைச்சல் சர்க்யூட்

ஃபோட்டோ அசெம்பிளி சர்க்யூட்டுடன் கூடிய ஷாட் இரைச்சல் பரிசோதனை அமைப்பு கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது. இந்த அமைப்பில் மாறி-தீவிர ஒளி விளக்கை & ஃபோட்டோடியோட் இது ஒரு எளிய சுற்றுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. பின்வரும் சர்க்யூட்டில், ஃபோட்டோ சர்க்யூட்டுடன் தொடரில் இணைக்கப்பட்டுள்ள RF மின்தடையத்தில் மின்னழுத்த விநியோகத்தை அளவிட மல்டிமீட்டர் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

சுற்றுவட்டத்தில் உள்ள ஒரு சுவிட்ச் ஒளிமின்னழுத்தத்தை (அல்லது) அளவுத்திருத்த சமிக்ஞையை மீதமுள்ள சுற்றுக்கு வழங்க முடியுமா என்பதைத் தேர்ந்தெடுக்கிறது. வலது பக்கத்தில் இருக்கும் op-amp ஆனது மின்தடையத்துடன் இணையாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது, இதனால் ஷாட் இரைச்சல் அசெம்பிளி பாக்ஸ் சுமார் பத்து மடங்கு ஆதாயத்தைப் பெறுகிறது.

இதன் விளைவாக வரும் இரைச்சல் சமிக்ஞையை டிஜிட்டல் முறையில் இணைக்க அலைக்காட்டி பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஆதாய வளைவைச் சரிசெய்வதற்கு ஒரு செயல்பாடு ஜெனரேட்டர் ஒரு அட்டென்யூட்டருடன் தொடரில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இங்கே, ஒரு செயல்பாட்டு ஜெனரேட்டரைப் பயன்படுத்தி அட்டென்யூட்டட் சைனூசாய்டல் சிக்னல் மூலம் அளவீட்டுச் சங்கிலியின் மிகக் கவனமாக அளவுத்திருத்தத்துடன் ஷாட் இரைச்சல் பரிசோதனையைத் தொடங்கினோம். ஆதாயம் பதிவு செய்யப்பட்டது (g(f) = Vout(f)/Vin(f)).

இந்தச் சோதனையின் போது, ​​லைட் ஃபோட்டோ சர்க்யூட் VFக்குள் 8 வெவ்வேறு மின்னழுத்தங்களுக்கு அலைக்காட்டியால் 20 முறை அளவிடப்படும் சத்தத்தின் RMS மின்னழுத்தத்தை நாங்கள் பதிவு செய்தோம். அதன் பிறகு, புகைப்பட சுற்றுகளை உடைத்து, பின்னணியில் சத்தத்தின் அளவைப் பதிவு செய்தோம்.

இந்த சர்க்யூட்டில், அலைக்காட்டியால் பயன்படுத்தப்படும் ஒருங்கிணைப்பு நேரத்தைப் பொறுத்து அளவிடப்படும் இரைச்சலை சிறிது மாற்றலாம், இருப்பினும், இது 0.1% நிச்சயமற்ற வரிசையின்படி வரம்பில் உள்ளது & நாம் அதை புறக்கணிக்கலாம், ஏனெனில் இது நிச்சயமற்ற தன்மையால் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது. மின்னழுத்தத்திற்குள் சீரற்ற ஏற்ற இறக்கங்கள்.

ஷாட் சத்தம் தற்போதைய ஃபார்முலா

ஒரு முழுவதும் மின்னோட்டம் பாயும் போது ஷாட் இரைச்சல் ஏற்படுகிறது PN சந்திப்பு . பல்வேறு சந்திப்புகள் உள்ளன ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் . தடையை கடப்பது வெறுமனே சீரற்றது & DC மின்னோட்டமானது பல்வேறு சீரற்ற அடிப்படை மின்னோட்ட சமிக்ஞைகளின் கூட்டுத்தொகையாகும். இந்த சத்தம் எல்லா அதிர்வெண்களுக்கும் மேலாக நிலையானது. ஷாட் இரைச்சல் தற்போதைய சூத்திரம் கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது.

இல் = √2qIΔf

எங்கே,

‘q’ என்பது ஒரு எலக்ட்ரானின் சார்ஜ் ஆகும், இது 1.6 × 10-19 கூலம்ப்களுக்கு சமம்.

‘நான்’ என்பது சந்தி முழுவதும் மின்னோட்டம்.

ஹெர்ட்ஸில் ‘Δf’ என்பது அலைவரிசை.

வித்தியாசம் B/W ஷாட் சத்தம், ஜான்சன் சத்தம் & இம்பல்ஸ் சத்தம்

ஷாட் சத்தம், ஜான்சன் சத்தம் மற்றும் உந்துவிசை இரைச்சல் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான வேறுபாடு கீழே விவாதிக்கப்படுகிறது.

நன்மைகள் மற்றும் தீமைகள்

தி ஷாட் சத்தத்தின் நன்மைகள் பின்வருவன அடங்கும்.

• அதிக அதிர்வெண்களில் ஷாட் இரைச்சல் என்பது டெரஸ்ட்ரியல் டிடெக்டர்களுக்கான கட்டுப்படுத்தும் சத்தம் ஆகும்.
• இந்த இரைச்சல் மற்ற சோதனை முறைகளுக்கு அப்பால் அடிப்படை இயற்பியல் செயல்முறைகள் பற்றிய மதிப்புமிக்க தகவலை வழங்குகிறது.
• சிக்னல் வலிமை விரைவாக அதிகரிப்பதால், ஷாட் இரைச்சலின் ஒப்பீட்டு விகிதம் குறைகிறது & S/N விகிதம் அதிகரிக்கிறது.

தி ஷாட் சத்தத்தின் தீமைகள் பின்வருவன அடங்கும்.

• ஃபோட்டோடியோடில் கண்டறியப்பட்ட ஃபோட்டான்களின் எண்ணிக்கையில் ஏற்படும் ஏற்ற இறக்கங்களால் இந்த இரைச்சல் ஏற்படுகிறது.
• சுரங்கப்பாதை சந்திப்பின் வழியாக உருவாகும் லோ-பாஸ் ஃபில்டரின் (எல்பிஎஃப்) சிக்னலின் இழப்பை ஈடுகட்ட, அளவீட்டுக்கு பிந்தைய தரவு மாற்றம் தேவைப்படுகிறது.
• இது குவாண்டம்-லிமிட்டட் செறிவு சத்தம். அதிக இரைச்சல் அதிர்வெண்களுக்கு குறைந்தபட்சம், பல்வேறு லேசர்கள் ஷாட் இரைச்சலுக்கு மிக அருகில் உள்ளன.

விண்ணப்பங்கள்

தி ஷாட் இரைச்சல் பயன்பாடுகள் பின்வருவன அடங்கும்.

• இந்த சத்தம் முக்கியமாக PN சந்திப்புகள், சுரங்கப்பாதை சந்திப்புகள் மற்றும் Schottky தடுப்பு டையோட்கள் போன்ற குறைக்கடத்தி சாதனங்களில் தெரியும்.
• இது அடிப்படை இயற்பியல், ஒளியியல் கண்டறிதல், மின்னணுவியல், தொலைத்தொடர்பு போன்றவற்றில் குறிப்பிடத்தக்கதாகும்.
• சிறுமணி மின்னோட்டத் தன்மையின் விளைவாக மின்னணு & RF சுற்றுகளில் இந்த வகையான சத்தம் ஏற்படுகிறது.
• இந்த சத்தம் மிகவும் குறைந்த சக்தி அமைப்பில் மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது.
• இந்த இரைச்சல், pn-சந்தி முழுவதும் அளவிடப்பட்ட சார்ஜ் தன்மை மற்றும் தனிப்பட்ட கேரியர் ஊசி ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடையது.
• எந்த மின்னழுத்தமும் பயன்படுத்தப்படாமலும் சாதாரண மின்னோட்ட ஓட்டமும் இல்லாமல் ஏற்படும் சமநிலையில் உள்ள மின்னோட்டத்தின் ஏற்ற இறக்கங்களிலிருந்து இந்த இரைச்சல் வேறுபடுத்தப்படுகிறது.
• ஷாட் இரைச்சல் என்பது எலக்ட்ரான் சார்ஜின் தனித்தன்மையால் ஏற்படும் மின்னோட்டத்தில் நேரத்தைச் சார்ந்து ஏற்படும் ஏற்ற இறக்கங்கள் ஆகும்.

கே). ஷாட் சத்தம் ஏன் வெள்ளை சத்தம் என்று அழைக்கப்படுகிறது?

A). இந்த சத்தம் அடிக்கடி வெள்ளை இரைச்சல் என்று அழைக்கப்படுகிறது, ஏனெனில் இது ஒரு நிலையான நிறமாலை அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளது. வெள்ளை இரைச்சலின் முக்கிய எடுத்துக்காட்டுகள் ஷாட் இரைச்சல் மற்றும் வெப்ப சத்தம்.

கே). தகவல்தொடர்புகளில் இரைச்சல் காரணி என்றால் என்ன?

இது ஒரு சாதனத்தில் உள்ள S/N விகிதச் சிதைவின் அளவீடு ஆகும். எனவே, இது i/p இல் உள்ள S/N விகிதத்திற்கும் வெளியீட்டின் S/N விகிதத்திற்கும் உள்ள விகிதமாகும்.

கே). ஃபோட்டோடெக்டரில் ஷாட் சத்தம் என்றால் என்ன?

A). ஆப்டிகல் ஹோமோடைனைக் கண்டறிவதில் ஃபோட்டோடெக்டருக்குள் ஷாட் சத்தம், அளவு செய்யப்பட்ட மின்காந்த புலத்தின் பூஜ்ஜிய புள்ளி ஏற்ற இறக்கங்களாலும், இல்லையெனில் ஃபோட்டான் உறிஞ்சுதல் செயல்முறையின் தனித் தன்மைக்கும் காரணமாகும்.

கே). ஷாட் சத்தம் எவ்வாறு அளவிடப்படுகிறது?

A). ஷாட் இரைச்சல் = 10 log (2hν/P) dBc/Hz இல் இதைப் பயன்படுத்தி இந்த சத்தம் அளவிடப்படுகிறது. dBc இல் உள்ள 'c' என்பது சிக்னலுடன் தொடர்புடையது, எனவே dBm/Hz க்குள் ஷாட் இரைச்சல் சக்தியைப் பெற, சமிக்ஞை சக்தி 'P' மூலம் பெருக்குகிறோம்.

கே). ஷாட் சத்தத்தை எவ்வாறு குறைப்பது?

மூலம் இந்த சத்தத்தை குறைக்க முடியும்

1. சமிக்ஞை வலிமையை அதிகரிப்பது: கணினியில் மின்னோட்டத்தின் அளவை அதிகரிப்பது ஷாட் இரைச்சலின் ஒப்பீட்டு பங்களிப்பைக் குறைக்கும்.
2. சமிக்ஞையின் சராசரி: ஒரே சமிக்ஞையின் பல அளவீடுகளை சராசரியாகச் செய்வது ஷாட் இரைச்சலைக் குறைக்கும், ஏனெனில் சத்தம் காலப்போக்கில் சராசரியாக இருக்கும்.
3. இரைச்சல் வடிப்பான்களை செயல்படுத்துதல்: சிக்னலில் இருந்து அதிக அதிர்வெண் இரைச்சல் கூறுகளை அகற்ற லோ-பாஸ் வடிகட்டிகள் போன்ற வடிகட்டிகள் பயன்படுத்தப்படலாம்.
4. வெப்பநிலையைக் குறைத்தல்: கணினியின் வெப்பநிலையை அதிகரிப்பது வெப்ப இரைச்சலின் அளவை அதிகரிக்கும், இதனால் ஷாட் இரைச்சல் ஒப்பீட்டளவில் குறைவாகவே இருக்கும்.
5. சரியான டிடெக்டரைத் தேர்ந்தெடுப்பது: ஒரு பெரிய செயலில் உள்ள பகுதி அல்லது அதிக எலக்ட்ரான் சேகரிப்பு திறன் கொண்ட டிடெக்டரைப் பயன்படுத்துவது ஷாட் இரைச்சலின் தாக்கத்தைக் குறைக்கும்.

இவ்வாறு, இது ஷாட் சத்தத்தின் கண்ணோட்டம் மற்றும் அதன் பயன்பாடுகள். பொதுவாக, மின்னழுத்த வேறுபாடு அல்லது சாத்தியமான தடை இருக்கும் போது இந்த சத்தம் ஏற்படும். துளைகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்கள் போன்ற சார்ஜ் கேரியர்கள் தடையைத் தாண்டியவுடன், இந்த சத்தத்தை உருவாக்க முடியும். உதாரணமாக, ஒரு டிரான்சிஸ்டர், ஒரு டையோடு மற்றும் ஒரு வெற்றிட குழாய் அனைத்தும் ஷாட் சத்தத்தை உருவாக்கும். இதோ உங்களுக்காக ஒரு கேள்வி, சத்தம் என்றால் என்ன?