A5 Ruido Electrónico

Tópico

La agitación térmica de los portadores de carga libres dentro de este material semiconductor, presente incluso cuando no circula por él ninguna corriente promedio, produce un ruido térmico, el ruido de Johnson-Nyquist: estos mismos portadores de carga libres, agitados térmicamente en todas direcciones dentro de este material semiconductor, generan entre sus extremos una fluctuación de voltaje que no depende de la frecuencia a la que se la mida, repartida por igual a lo largo de todo el espectro de frecuencias. Que la temperatura de este material semiconductor sea más alta hace que esta agitación térmica de estos portadores de carga libres sea, en consecuencia, más intensa, y que este ruido térmico, independiente de la frecuencia, sea también mayor.

La naturaleza discreta de la carga eléctrica que atraviesa una barrera de potencial dentro de este material semiconductor, ya sea la de una unión o la de cualquier otro elemento que la corriente promedio deba cruzar de a un portador de carga a la vez, produce en cambio un ruido de disparo, el shot noise: cada portador de carga individual cruza esa misma barrera de potencial en un instante aleatorio propio, sin ninguna correlación con el instante en que cruza el portador de carga siguiente, y es esa misma aleatoriedad en los instantes de cruce de portadores de carga discretos la que produce, alrededor de esta corriente promedio, una fluctuación de corriente proporcional a ella. Que esta corriente promedio que atraviesa esta barrera de potencial sea mayor hace que este ruido de disparo, en consecuencia, sea también mayor.

Por eso este modelo, con el ruido térmico y el ruido de disparo con las que se abrió, describe un tercer mecanismo de fluctuación, de origen empírico y no tan bien comprendido como los dos anteriores, que depende de los estados superficiales y de los defectos presentes en la superficie de este material semiconductor: estos mismos estados superficiales y estos mismos defectos atrapan y liberan portadores de carga con una amplia distribución de constantes de tiempo características, y es esa misma superposición de constantes de tiempo la que produce un ruido flicker cuya intensidad crece a medida que la frecuencia a la que se lo mide se reduce, a diferencia de este ruido térmico y de este ruido de disparo que permanecen, ambos, independientes de esa misma frecuencia. Que este material semiconductor presente una densidad mayor de estos estados superficiales y de estos defectos hace que este ruido flicker, en consecuencia, sea mayor, y que sea precisamente a bajas frecuencias donde este ruido flicker termine dominando, sobre este ruido térmico y sobre este ruido de disparo, la relación señal-ruido que estos tres mecanismos, juntos, terminan limitando.

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