열 잡음 - 정의

[열 잡음 (열 잡음 또는 존슨-나이퀴스트 잡음)은 절대 영도 보다 높은 온도 에 위치한 도체](/kr/ko/news/library-articles/page/62206/) 및 저항 소자 내의 전하 운반체(전자)가 무질서하게 열 운동*을 일으키면서 발생하는 일종의 전기 잡음입니다 . 이 현상은 근본적인 것이며 외부 전압이나 전류원에 의존하지 않으며, 완벽하게 선형적이고 패시브한 전기 시스템에서도 발생합니다.

열 잡음은 John B. Johnson에 의해 이론적으로 설명되었으며 Harry Nyquist에 의해 수학적으로 입증되었습니다. 이는 넓은 주파수 범위에서 평탄한 전력 스펙트럼을 갖는 확률적 과정으로, 분석된 대역폭에 걸쳐 에너지가 균일하게 분포되어 있음을 의미합니다. 이것이 바로 열 잡음이 종종 백색 잡음과 동일시되는 이유입니다. 이 노이즈의 전력 스펙트럼 밀도는 절대 온도와 저항값에 선형적으로 의존하며, 노이즈가 측정되는 대역폭( )에 비례합니다.

전자 시스템에서 열 잡음은 유용한 신호를 방해하는 전압 또는 전류로 나타납니다. 이 노이즈의 존재는 아날로그 및 디지털 시스템에서 수신기 감도, 측정 정확도 및 신호 대 잡음비(SNR)를 제한합니다. 완전히 제거할 수 없기 때문에, 고유 노이즈 수준이 최소화된 회로를 설계하고, 필터링, 차폐 및 냉각 기술을 사용하는 것이 중요합니다.

열 잡음은 통신에서 계측 전자공학, 고체 물리학에 이르기까지 다양한 분야에서 실질적인 중요성을 지닙니다. 이를 정확하게 모델링함으로써 증폭기, 검출기, 센서 및 전송 경로의 성능 한계를 분석할 수 있습니다. 현대 전자 시스템에서 열 잡음은 종종 배경 잡음의 핵심 구성 요소로 포함되며, 부품 및 장치의 품질을 평가하는 기준이 됩니다.

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