تعتبر الموصلات الكهربائية العادية مصادر لتقلبات الجهد العشوائية التي يمكن قياسها باستخدام أجهزة حساسة بما فيه الكفاية. يبدو أن هذه الخاصية للموصلات هي نتيجة للتحريك الحراري للشحنات الكهربائية في مادة الموصل.
التأثير الملاحظ والقياس
تم ملاحظة وقياس هذا التأثير لمختلف الموصلات، في شكل وحدات المقاومة، باستخدام مكبر أنبوب فراغي ينتهي بزوج حراري. يظهر هذا التأثير كجزء من الظاهرة المعروفة باسم “ضجيج الأنبوب”. يؤدي الجزء المنبعث من المقاومة إلى تقلب جهد متوسط مربع V2 يتناسب مع قيمة R لتلك المقاومة. نسبة V2 / R مستقلة عن طبيعة أو شكل الموصل، حيث تكون نفسها لمقاومات الأسلاك المعدنية والجرافيت والأفلام المعدنية الرقيقة وأفلام الحبر والكهرليتات القوية أو الضعيفة. ومع ذلك، فإنه يعتمد على درجة الحرارة ويتناسب مع درجة الحرارة المطلقة للمقاومة. هذا التبعية للحرارة تدل على أن مكون الضجيج الذي يتناسب مع R يأتي من الموصل وليس من أنبوب الفراغ.
ملخص التحرير
أثناء محاولة تحسين تصميم وتصنيع صمام الفراغ، اكتشف رواد الهندسة الإلكترونية مشكلة أساسية – الضجيج. افترض والتر شوتكي لأول مرة وجود الضجيج الحراري وضجيج الطلقة في عام 1918. في رسالة إلى مجلة نيتشر في عام 1927، علق ج. ب. جونسون على تقلبات الجهد التي تظهر “كنتيجة للتحريك الحراري للشحنات الكهربائية في مادة الموصل”. وسيصبح جونسون مرتبطًا في وقت لاحق بالضجيج الحراري – المعروف الآن أيضًا باسم ضجيج جونسون – بعد أن نشر تجربة نهائية حول الضجيج في عام 1928، جنبًا إلى جنب مع شرح نظري لهاري نيكويست [جونسون، ج. ب. فيز. ريف. 32، 97-109 (1928)؛ نيكويست، ه. فيز. ريف. 32، 110-113 (1928)]. ولكن رسالته في عام 1927 كانت تهدف إلى جلب “ظاهرة مماثلة” إلى انتباه قراء نيتشر. في هذه الحالة، تعتمد التقلبات ليس على درجة الحرارة ولكن على التردد بشكل عكسي – اكتشف جونسون “ضجيج 1 / f”.
Source: https://www.nature.com/articles/119050c0
اترك تعليقاً