Б.И. Якубович1

1 Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова (г. Гатчина, Россия)

Постановка проблемы. Флуктуационные явления имеют различное физическое происхождение. При этом флуктуации, как правило, представляют собой случайные импульсные процессы. В связи с этим целесообразно рассмотреть в достаточно общем виде флуктуации, относящиеся к случайным импульсным процессам, и представить их количественное описание. Это могло бы дать более полное и строгое описание флуктуаций, которое применимо для флуктуационных явлений различной физической природы.

Цель. Рассмотреть в общем виде флуктуации в физических системах, представляющие собой случайные импульсные процессы, и вычислить спектры флуктуаций как в общих, так и в конкретных случаях.

Результаты. Представлено строгое количественное описание рассмотренных флуктуаций в физических системах и вычислено выражение общего вида для спектра флуктуаций. Проведено поэтапное упрощение общего выражения для спектра, а также определено выражение для спектра флуктуаций при статистически независимых импульсах. Найдено выражение для спектра флуктуаций в случае, когда параметры импульса статистически независимы. Вычислены выражения для спектров флуктуаций в физических системах в некоторых конкретных случаях.

Практическая значимость. Полученное строгое и широкое описание флуктуаций в физических системах применимо для многочисленных флуктуационных явлений разнообразной физической природы. Оно позволяет непосредственно определять спектральные характеристики и свойства флуктуаций в разных объектах для процессов, имеющих различное физическое происхождение. В прикладных целях это дает возможности для снижения шума электронных приборов и повышения их надежности.

Якубович Б.И. Флуктуации в физических системах // Электромагнитные волны и электронные системы. 2023. Т. 28. № 4. С. 28−35. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202304-03

1. Коган Ш.М. Электронный шум и флуктуации в твердых телах. М.: Физматлит. 2009. 366 с.
2. Bonani F., Chione G. Noise in semiconductor devices, modeling and simulation. Berlin: Springer-Verlag. 2001. 212 p.
3. Якубович Б.И. Электрические флуктуационные явления в твердых телах. Riga: SIA OmniScriptum Publishing. 2018. 264 с.
4. Kirton M.J., Uren M.J. Noise in solid-state microstructures: A new perspective on individual defects, interface states and low-frequency 1/f noise // Advances in Physics. 1989. V. 38. № 4. P. 367–468. DOI 10.1080/00018738900101122.
5. Jones B.K. Electrical Noise as a Measure of Quality and Reliability in Electronic Devices // Advances in Electronics and Electron Physics. 1993. V. 87. № C. P. 201–257. DOI 10.1016/S0065-2539(08)60017-7.
6. Fleetwood D.M. 1/f noise and defects in microelectronic materials and devices // IEEE Transactions on Nuclear Science. 2015. V. 62. № 4. P. 1462–1486. DOI 10.1109/TNS.2015.2405852.
7. Noise and fluctuations control in electronic devices / Ed. A.A. Balandin. California: American scientific publishers. 2002. 411 p.
8. Якубович Б.И. Электрический шум и дефекты структуры твердых тел. Germany: LAP Lambert Academic Publishing. 2012. 116 с.
9. Якубович Б.И. Электрические флуктуации в твердых телах. Germany: AV Akademikerverlag. 2013. 212 с.
10. Lukyanchikova N.B., Jones B.K. Noise Research in Semiconductor Physics. London: CRC Press. 2020. 416 p.
11. Grüneis F. An Intermittent Generation-Recombination Process as a Possible Origin of 1/f Fluctuations in Semiconductor Materials // Fluctuation and Noise Letters. 2017. V. 16. № 4. P. 1750034. DOI 10.1142/S0219477517500341.
12. Liu H., Lhuillier E., Guyot-Sionnest P. 1/f noise in semiconductor and metal nanocrystal solids // Journal of Applied Physics. 2014. V. 115. № 15. P. 154309. DOI 10.1063/1.4871682.
13. Зимина С.В. Флуктуации весового вектора в адаптивных антенных решетках // Антенны. 2004. № 6(85). С. 27–35.
14. Нигматуллин P.P. Универсальная функция распределения флуктуаций сильно коррелированных систем // Нелинейный мир. 2007. Т. 5. № 9. С. 572–602.
15. Макарычев Е.М., Григорьев И.А., Очков Д.С. Оценка влияния аддитивных фазовых флуктуаций на результирующую спектральную плотность мощности фазовых флуктуаций на выходе радиолокационного приемника // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 4(7). С. 69–74. DOI 10.18127/j00338486-202004(7)-08.
16. Рытов С.М. Введение в статистическую радиофизику. Ч. 1. М.: Наука. 1976. 494 с.
17. Якубович Б.И. Электрические флуктуации в неметаллах. СПб.: Энергоатомиздат. 1999. 208 с.
18. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. М.: КНОРУС. 2016. 448 с.
19. Колачевский Н.Н. Флуктуационные явления в ферромагнитных материалах. М.: Наука. 1985. 184 с.