Frage: Wodurch entsteht elektrisches Rauschen bei elektronischen Bauteilen? Von: Peter T.
Antwort: In elektronischen Bauteilen findet man viele verschiedene Ursachen für Rauschen, aber natürlich sind nicht alle gleich stark. Meistens genügt es folgende zwei Rauschquellen zu betrachten: "Schrotrauschen" und "thermisches Rauschen".
Beim Schrotrauschen sieht man, dass der elektrische Strom aus einzelnen Elektronen besteht, die unabhängig voneinander fließen. Die kleinstmögliche Ladungsmenge (die des Elektrons) beträgt 1.61E−19 A sec. Die Elektronen kommen nicht als gleichmäßiger Fluss daher, sonder zufällig mit einer statistischen Verteilung (z.B. wie fallende Regentropfen). Dadurch entsteht ein zeitlich schwankender Strom.
Beim thermischen Rauschen sieht man, dass mit steigender Temperatur die Elektronen immer häufiger mit den Gitteratomen des elektronischen Bauteils zusammenstoßen. Die Elektronen bewegen sich zwar mit einer mittleren Geschwindigkeit in Richtung des elektrischen Feldes, durch die häufigen Stöße ändern sie aber ständig ihre Flugbahn und es ergibt sich ein zusätzlicher Rauschstrom.
Zur Berechnung wird das elektrische Rauschen in Schaltungen übrigens als Rauschstromquelle oder Rauschspannungsquelle dargestellt. Das Qualitätsmaß für ein durch Rauschen gestörtes Signal ist das Signal-Rausch-Verhältnis.
Beim Schrotrauschen sieht man, dass der elektrische Strom aus einzelnen Elektronen besteht, die unabhängig voneinander fließen. Die kleinstmögliche Ladungsmenge (die des Elektrons) beträgt 1.61E−19 A sec. Die Elektronen kommen nicht als gleichmäßiger Fluss daher, sonder zufällig mit einer statistischen Verteilung (z.B. wie fallende Regentropfen). Dadurch entsteht ein zeitlich schwankender Strom.
Beim thermischen Rauschen sieht man, dass mit steigender Temperatur die Elektronen immer häufiger mit den Gitteratomen des elektronischen Bauteils zusammenstoßen. Die Elektronen bewegen sich zwar mit einer mittleren Geschwindigkeit in Richtung des elektrischen Feldes, durch die häufigen Stöße ändern sie aber ständig ihre Flugbahn und es ergibt sich ein zusätzlicher Rauschstrom.
Zur Berechnung wird das elektrische Rauschen in Schaltungen übrigens als Rauschstromquelle oder Rauschspannungsquelle dargestellt. Das Qualitätsmaß für ein durch Rauschen gestörtes Signal ist das Signal-Rausch-Verhältnis.
Beantwortet von Dipl.Ing. Stefan Kalchmair, Forscher am Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen an der TU Wien.
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