Тепловой шум

---

Тепловой шум (шум Джонсона — Найквиста, джонсоновский шум^[1] или найквистовский шум) — равновесный шум, обусловленный тепловым движением носителей заряда в проводнике, в результате чего на концах проводника возникает флуктуирующая разность потенциалов.

В 1926 году Джон Б. Джонсон впервые экспериментально установил закономерности этого вида шума в Bell Labs^[2]. Затем он описал своё открытие Гарри Найквисту, который смог объяснить полученные результаты^[3].

Тепловой шум возникает в любом проводнике электрического тока, обладающем активным сопротивлением, и связан с хаотичным движением подвижных носителей заряда, в результате которого на концах проводника появляются флуктуации напряжения. Реактивные сопротивления — ёмкости и индуктивности — не могут быть источниками теплового шума^[4].

В металлах из-за большой концентрации электронов проводимости и малой длины свободного пробега тепловая скорость электронов во много раз превосходит скорость направленного движения в электрическом поле (скорость дрейфа). Поэтому мощность теплового шума не зависит ни от приложенного напряжения, ни от тока, ни от частоты (а только от полосы частот, в которой происходит измерение шума).

Средний квадрат напряжения теплового шума зависит только от активного сопротивления проводника ${\displaystyle R}$ и абсолютной температуры проводника ${\displaystyle T}$ и может быть рассчитан по формуле Найквиста:

где ${\displaystyle k}$ — постоянная Больцмана, ${\displaystyle {\mathcal {\bigtriangleup }}f}$ — полоса частот, в которой проводятся измерения.

---