Введение к работе
Актуальность проблемы. Изучение шумовых характеристик имеет принципиальное значение для развития приборов электронной техники. Шум определяет минимально регистрируемый сигнал, который может быть обработан соответствующим преобразователем сигналов. Он так же ограничивает и устанавливает нижние пределы для всех видов метрологических исследований. При разработке преобразователей, измерительных систем и т.д. очень важно свести отношение шум/сигнал к минимуму, так как это отношение часто является ключевым при работе соответствующей системы с малыш сигналами. В свою очередь оно определяется не только величиной собственных шумов преобразователя, но также тесним образом связано с коэффициент полезного действия преобразования данной конкретной системы и характеризует ее энергетику.
Стремление всяческими методами снизить шум господствовало практически на большей части вреуни изучения флуктуационшх явлений. Флуктуационные процессы, таким образом, долго представлялись явлением чисто отрицательным в силу уже упомянутых причин. Естественно, что при таком подходе основные усилия исследователей были сосредоточены на том, чтобы понять процессы ответственные за повышение уровня шумов конкретной системы с целью его уменьшения. Однако дальнейшее изучение физики явления выявило сложность поставленной задачи и необходимость более корректного подхода к проблеме снижения уровня флуктуации. Суть дела состоит в следующем. Было обнаружено , что не всякий способ уменьшения уровня флуктуации приводит к улучшению работы испытуемого прибора, в смысле его порога чувствительности. Это явление связано тем, что характеристики, описывающие шумовые источники тесно связаны с физическими механизмами, ответственными за работу рассматриваемого прибора, а также особенностями и параметрами материала используемого для его изготовления. Таким образом, шумовые характеристики определяются теми же факторами,что и те которые ответственны за уровень обработки полезного сигнала.
В процессе того как флуктуационные исследования углублялись и расширялись становилось все более очевидным , что дан-
ные о шумах могут дать ценную информацию о механизмах различных физических явления в полупроводниковых и электролитических системах, а с помощью флуктуационной спектроскопии можно получить ооширные данные для исследования физики явлений ответственных как за шумовые, так и нешумовые (коэффициент полезного действия, коэффициент преобразования по току и напряжению, о переносимом заряде и так далее) характеристики и параметры конкретных систем.
Важность развития теоретического подхода к описанию шумовых характеристик преобразователей диктуется еще и тем, что молекулярноэлектронные информационные системы способны регистрировать и обрабатывать очень малые внешние физические воздействия. Например,соответствующие сейсмоприемники могут ре-, гистрировать смецения вплоть до 1нм. На земле практически нет таких мест, где отсутствие внешнего шумового фона позволяет обеспечить проведение корректных экспериментов с такой высокой степенью точности. Следствием этого обстоятельства является то, что при создании конкретного прибора может оказаться невозможным ответить на вопрос: что ограничивает работу информационной система на малых сигналах внешний фон или же собственный шум преобразователя.
Из сказанного ясно, что построение теории шумовых процессов в приборах молекулярной и полупроводниковой электроники имеет первостепенное значение для успешного проектирования соответствующих устройств работающих в малосигнальном режиме. Дальнейшее совершенствование информационных характеристик систем возможно только при глубоком понимании причин, ограничивающих его расоту, и их связи с эффективностью преобразования. Именно такая постановка задачи изучения флуктуационных явлений определяет их важность и актуальность для разработки новых и совершенствования существующих электронных приборов.
Цель работы. Целью работы является теоретическое исследование равновесных и неравновесных флуктуационных процессов при электрокинетическом и термоэлектрическом преобразовании и их связь с эффективностью работы соответствующих устройств.
Научная новизна работы. На основании исследований выполненных в диссертационной работе, на защиту выносятся следующие положения:
Г. Вклад гидродинамических флуктуации в спектральную плотность флуктуации электрического тока электрокинетического преобразователя. Исследование связи уровня шумов с кпд преобразования и выбор оптимальных параметров активного элемента.
-
Расчет неравновесного спектра флуктуации электрического тока ЭКП, обусловленного диффузией носителей, в режиме регистрации перепада давлений.
-
Расчет вклада местных спонтанных потоков тепла в шумовой спектр электрического тока термоэлектрического преобразователя . Зависимое^ полученного спектра от параметра эффективности Иоффе.
Практическая ценность. Результаты работы имеют большое практическое значение. Прежде всего это связано с возникающей в настоящее время задачей регистрации малых акустических и температурных полей. Для этого необходимо знать уровни шумов, ограничивающие работу приборов в малосигнальком режиме, и их поведение в зависимости от основных параметров преобразователя. Практическая польза полученных результатов дополнительно состоит в том, что они могут использоваться для проведения электрофлуктуационноЯ диагностики при нахождении КПД преобразователей. При этом следует отметить, что такая диагностика обеспечивает высокую точность," простоту и линейностью измерений, а об'єкт исследования не подвергается внешнему воздействию.
Апробация работы. По материалам диссертации сделаны доклады на научно-технических конференциях it опубликованы статьи в журналах РАН.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 8 печатных работах.
Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 104 страницах и включая 10 рисунков. Список использованных источников содержит 141 наименование.
