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शॉट शोर सबसे पहले जर्मन भौतिक विज्ञानी 'वाल्टर शोट्की' द्वारा विकसित किया गया था, जिन्होंने इलेक्ट्रॉन और आयन उत्सर्जन सिद्धांत के विस्तार में मुख्य भूमिका निभाई थी। थर्मिओनिक वाल्व या वैक्यूम ट्यूब पर काम करते हुए, उन्होंने देखा कि जब सभी बाहरी शोर स्रोतों को हटा दिया गया था तब भी दो प्रकार के शोर बने रहे। उन्होंने जो निर्धारित किया वह तापमान का परिणाम था जिसे थर्मल शोर के रूप में जाना जाता है जबकि शेष शॉट शोर है। में इलेक्ट्रिक सर्किट्स विभिन्न प्रकार के शोर स्रोत हैं जैसे जॉनसन/थर्मल शोर, शॉट शोर, 1/f शोर, या गुलाबी/ झिलमिलाहट शोर। यह आलेख एक के अवलोकन पर चर्चा करता है शॉट शोर - अनुप्रयोगों के साथ काम करना।

शॉट शोर क्या है?

विद्युत आवेश की असतत प्रकृति से निर्मित एक प्रकार का इलेक्ट्रॉनिक शोर शॉट शोर के रूप में जाना जाता है। इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में, डीसी करंट में इस शोर में यादृच्छिक उतार-चढ़ाव होता है क्योंकि वास्तव में करंट में इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह होता है। यह शोर मुख्य रूप से ध्यान देने योग्य है अर्धचालक उपकरण जैसे Schottky बैरियर डायोड, PN जंक्शन और टनल जंक्शन। थर्मल शोर की तरह नहीं, यह शोर मुख्य रूप से करंट के प्रवाह पर निर्भर करता है और यह पीएन टनलिंग जंक्शन उपकरणों में अधिक स्पष्ट है।

शॉर्ट टाइम स्केल पर मापने पर मुख्य रूप से बेहद छोटी धाराओं के साथ शॉट शोर महत्वपूर्ण होता है। यह शोर विशेष रूप से तब ध्यान देने योग्य होता है जब वर्तमान स्तर उच्च नहीं होते हैं। तो यह मुख्य रूप से सांख्यिकीय वर्तमान प्रवाह के कारण है।

शॉट शोर सर्किट

फोटो असेंबली सर्किट के साथ शॉट नॉइज़ प्रायोगिक सेटअप नीचे दिखाया गया है। इस सेटअप में एक चर-तीव्रता वाला प्रकाश बल्ब और शामिल है photodiode जो एक साधारण सर्किट से जुड़े होते हैं। निम्नलिखित सर्किट में, मल्टीमीटर का उपयोग एक RF रेसिस्टर में वोल्टेज की आपूर्ति को मापने के लिए किया जाता है जो फोटो सर्किट के साथ श्रृंखला में जुड़ा होता है।

सर्किट में एक स्विच चुनता है कि फोटोकरंट (या) कैलिब्रेशन सिग्नल बाकी सर्किट को दिया जा सकता है या नहीं। ऑप-एम्प जो दाईं ओर है, रेसिस्टर के साथ समानांतर में जुड़ा हुआ है, जिससे शॉट नॉइज़ असेंबली बॉक्स में लगभग दस गुना लाभ होता है।

शॉट शोर सर्किट

आस्टसीलस्कप का उपयोग परिणामी शोर संकेत को डिजिटल रूप से शामिल करने के लिए किया जाता है। लाभ वक्र को समायोजित करने के लिए एक एटेन्यूएटर के साथ श्रृंखला में एक फ़ंक्शन जनरेटर का उपयोग किया जाता है। यहाँ, हमने एक फ़ंक्शन जनरेटर का उपयोग करके एक क्षीण साइनसोइडल सिग्नल के माध्यम से माप श्रृंखला के बहुत सावधानीपूर्वक अंशांकन के साथ शॉट शोर प्रयोग शुरू किया। लाभ दर्ज किया गया है (g(f) = Vout(f)/Vin(f))।

इस प्रयोग के दौरान, हमने केवल शोर के आरएमएस वोल्टेज को रिकॉर्ड किया, जिसे प्रकाश फोटो सर्किट VF के भीतर 8 अलग-अलग वोल्टेज के लिए ऑसिलोस्कोप द्वारा 20 बार मापा जाता है। उसके बाद, हमने फोटो सर्किट को तोड़ा और बैकग्राउंड में शोर के स्तर को रिकॉर्ड किया।

इस सर्किट में, मापा गया शोर आस्टसीलस्कप द्वारा उपयोग किए गए एकीकरण समय के आधार पर थोड़ा बदला जा सकता है, हालांकि, यह 0.1% अनिश्चितता के क्रम में है और हम इसे अनदेखा कर सकते हैं, क्योंकि यह अनिश्चितता के कारण हावी है वोल्टेज के भीतर यादृच्छिक उतार-चढ़ाव।

शॉट शोर वर्तमान सूत्र

शॉट नॉइज़ तब होता है जब धारा भर में प्रवाहित होती है पीएन जंक्शन . विभिन्न जंक्शन मौजूद हैं एकीकृत सर्किट . बैरियर क्रॉसिंग केवल यादृच्छिक है और उत्पादित डीसी वर्तमान विभिन्न यादृच्छिक प्राथमिक वर्तमान संकेतों का योग है। यह शोर सभी आवृत्तियों से ऊपर स्थिर है। शॉट शोर वर्तमान सूत्र नीचे दिखाया गया है।

में = √2qIΔf

कहाँ,

'क्यू' एक इलेक्ट्रॉन पर आवेश है जो 1.6 × 10-19 कूलॉम के बराबर है।

'I' पूरे जंक्शन में करंट का प्रवाह है।

“बिना चार्जर के ड्रिल बैटरी कैसे चार्ज करें ”

'Δf' हर्ट्ज़ में बैंडविड्थ है।

अंतर बी / डब्ल्यू शॉट शोर, जॉनसन शोर और आवेग शोर

शॉट नॉइज़, जॉनसन नॉइज़ और इम्पल्स नॉइज़ के बीच अंतर की चर्चा नीचे की गई है।

शॉट शोर	जॉनसन शोर	आवेग शोर
इलेक्ट्रॉनों/छिद्रों के माध्यम से किए गए आवेशों की असतत प्रकृति के कारण उत्पन्न होने वाले शोर को शॉट शोर के रूप में जाना जाता है।	चार्ज वाहकों के थर्मल आंदोलन के माध्यम से उत्पन्न शोर को जॉनसन शोर के रूप में जाना जाता है।	शोर जो तेज तेज ध्वनि धारण करता है अन्यथा बंदूक की गोली की तरह शॉट अवधि का एक तेज धमाका आवेग शोर के रूप में जाना जाता है।
इस शोर को क्वांटम शोर के रूप में भी जाना जाता है।	जॉनसन शोर को निक्विस्ट शोर/थर्मल शोर भी कहा जाता है।	आवेग शोर को फट शोर के रूप में भी जाना जाता है।
यह शोर आवृत्ति और तापमान स्वतंत्र है।	यह शोर तापमान के समानुपाती होता है।	यह तापमान पर निर्भर नहीं है।
यह शोर मुख्य रूप से ऑप्टिकल उपकरणों के भीतर फोटॉन काउंटिंग में होता है, जहाँ भी यह शोर बीम की कण प्रकृति से जुड़ा होता है।	थर्मल शोर मुख्य रूप से एक कंडक्टर के भीतर मुक्त इलेक्ट्रॉनों की यादृच्छिक गति से होता है जो थर्मल आंदोलन से उत्पन्न होता है।	आवेग शोर मुख्य रूप से बिजली के तूफान और इलेक्ट्रो-मैकेनिकल स्विचिंग सिस्टम के माध्यम से वोल्टेज ट्रांसिएंट के माध्यम से होता है।

फायदे और नुकसान

शॉट शोर के लाभ निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

उच्च आवृत्तियों पर शॉट शोर स्थलीय डिटेक्टरों के लिए सीमित शोर है।
यह शोर अन्य प्रयोगात्मक तरीकों से परे बुनियादी भौतिक प्रक्रियाओं पर बहुमूल्य जानकारी प्रदान करता है।
चूंकि सिग्नल की शक्ति अधिक तेज़ी से बढ़ती है, तो शॉट शोर का सापेक्ष अनुपात कम हो जाता है और एस/एन अनुपात बढ़ जाता है।

शॉट शोर के नुकसान निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

यह शोर केवल फोटोडायोड पर पहचाने गए फोटॉनों की संख्या में उतार-चढ़ाव के कारण होता है।
टनल जंक्शन के माध्यम से बने लो-पास फिल्टर (LPF) के कारण सिग्नल के नुकसान की भरपाई के लिए इसे माप-पश्चात डेटा संशोधन की आवश्यकता है।
यह क्वांटम-सीमित तीव्रता का शोर है। उच्च-शोर आवृत्तियों के लिए न्यूनतम के रूप में, विभिन्न लेजर शॉट शोर के बहुत करीब हैं।

अनुप्रयोग

शॉट शोर के अनुप्रयोग निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

यह शोर मुख्य रूप से सेमीकंडक्टर उपकरणों जैसे पीएन जंक्शन, टनल जंक्शन और शोट्की बैरियर डायोड में दिखाई देता है।
यह मौलिक भौतिकी, ऑप्टिकल पहचान, इलेक्ट्रॉनिक्स, दूरसंचार आदि में महत्वपूर्ण है।
दानेदार वर्तमान प्रकृति के प्रभाव के रूप में इलेक्ट्रॉनिक और आरएफ सर्किट में इस प्रकार के शोर का सामना करना पड़ता है।
यह शोर बहुत कम बिजली व्यवस्था में बहुत महत्वपूर्ण है।
यह शोर पूरे पीएन-जंक्शन में क्वांटाइज्ड चार्ज प्रकृति और व्यक्तिगत वाहक इंजेक्शन से संबंधित है।
यह शोर केवल संतुलन में धारा के उतार-चढ़ाव से अलग होता है जो बिना किसी वोल्टेज के और बिना किसी सामान्य प्रवाह के होता है।
शॉट शोर विद्युत प्रवाह के भीतर समय-निर्भर उतार-चढ़ाव है जो इलेक्ट्रॉन आवेश की असततता के कारण होता है।

क्यू)। शॉट नॉइज़ को वाइट नॉइज़ क्यों कहा जाता है?

ए)। इस शोर को अक्सर सफेद शोर के रूप में जाना जाता है क्योंकि इसमें लगातार वर्णक्रमीय घनत्व होता है। शॉट नॉइज़ और थर्मल नॉइज़ व्हाइट नॉइज़ के मुख्य उदाहरण हैं।

क्यू)। संचार में शोर कारक क्या है?

यह एक डिवाइस के भीतर S/N अनुपात गिरावट का माप है। तो, यह आउटपुट पर i/p से S/N अनुपात में S/N अनुपात का अनुपात है।

क्यू)। फोटोडेटेक्टर में शॉट शोर क्या है?

ए)। ऑप्टिकल होमोडाइन का पता लगाने में फोटोडेटेक्टर के भीतर शॉट शोर को क्वांटाइज्ड इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड के शून्य बिंदु उतार-चढ़ाव के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है, अन्यथा फोटॉन अवशोषण प्रक्रिया की अलग प्रकृति के लिए।

क्यू)। शॉट शोर कैसे मापा जाता है?

ए)। यह शोर इस तरह शॉट शोर = 10 लॉग (2hν/P) dBc/Hz में) का उपयोग करके मापा जाता है। dBc के भीतर 'c' सिग्नल के सापेक्ष है, इस प्रकार हम dBm/Hz के भीतर शॉट शोर शक्ति प्राप्त करने के लिए सिग्नल पावर 'P' के माध्यम से गुणा करते हैं।

क्यू)। आप शॉट शोर को कैसे कम करते हैं?

इस शोर को कम किया जा सकता है

सिग्नल की शक्ति बढ़ाना: सिस्टम में करंट की मात्रा बढ़ाने से शॉट शोर के सापेक्ष योगदान में कमी आएगी।
सिग्नल का औसत: एक ही सिग्नल के कई मापों का औसत शॉट शोर को कम करेगा, क्योंकि शोर समय के साथ औसत हो जाएगा।
शोर फिल्टर लागू करना: सिग्नल से उच्च-आवृत्ति शोर घटकों को हटाने के लिए कम-पास फिल्टर जैसे फिल्टर का उपयोग किया जा सकता है।
तापमान कम करना: सिस्टम का तापमान बढ़ने से थर्मल शोर की मात्रा में वृद्धि होगी, जिससे शॉट शोर अपेक्षाकृत कम महत्वपूर्ण हो जाएगा।
सही डिटेक्टर चुनना: एक बड़े सक्रिय क्षेत्र या उच्च इलेक्ट्रॉन संग्रह दक्षता वाले डिटेक्टर का उपयोग शॉट शोर के प्रभाव को कम कर सकता है।

इस प्रकार, यह है शॉट शोर का अवलोकन और इसके अनुप्रयोग। आमतौर पर, यह शोर तब होता है जब वोल्टेज अंतर या संभावित अवरोध होता है। एक बार आवेश वाहक जैसे छिद्र और इलेक्ट्रॉन अवरोध को पार कर जाते हैं, तो यह शोर उत्पन्न हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक ट्रांजिस्टर, एक डायोड और एक वैक्यूम ट्यूब सभी शॉट शोर उत्पन्न करेंगे। यहाँ आपके लिए एक प्रश्न है, शोर क्या है?