Предисловие редактора перевода

Предлагаемая читателю книга посвящена шумовым явлениям в электронных приборах и системах. В настоящее время электронные твердотельные устройства активно исследуются и широко используются в различных областях электроники: для создания быстродействующих интегральных схем обработки и запоминания информации, для регистрации, преобразования и генерирования СВЧ-сигналов, для измерения сверхслабых постоянных магнитных и электрических полей, в фундаментальных физических экспериментах и т. д. Исследования в этих направлениях проводят ведущие научно-исследовательские центры и промышленные фирмы ряда капиталистических стран (главным образом США, Англии, Японии, ФРГ). Аналогичные работы проводятся и в нашей стране.

Автор рассматривает проблемы, связанные с существованием в твердотельных электронных приборах флуктуаций различных параметров. Интерес к этим проблемам связан с тем, что несмотря на огромное число работ в этой области (как теоретических, так и экспериментальных) до сих пор неясны механизмы возникновения некоторых типов шумов, и поэтому в научной литературе наблюдается различие в толковании этих механизмов. Подобная ситуация сложилась, например, с так называемым -шумом. Кроме того, проблема изучения шумовых свойств электронных приборов имеет важное практическое значение.

Несомненное достоинство книги заключается в том, что в ней шумовые свойства конкретных твердотельных приборов рассматриваются на основе общей теории флуктуаций и случайных сигналов; наряду с анализом различных видов шумов в каждом типе устройства имеются главы, посвященные определенному виду шумов -шуму, взрывному шуму и т. д.). Такое сочетание позволяет, используя современное математическое описание, более детально проследить специфику, условия и причины появления шумов различных видов в том или ином случае.

Данная монография адресована ученым и специалистам в области твердотельной электроники, которые интересуются, с одной стороны, физическими явлениями, составляющими основу

работы электронных приборов, с другой — их применениями, причем не только в системах различного назначения, но и в проведении уникальных экспериментов, например при измерении сверхмалых магнитных полей с помощью сквидов, при обнаружении гравитационных волн.

В заключение следует отметить, что в книге недостаточно отражены результаты исследований шумовых явлений в электронных приборах и системах, выполненных советскими учеными. Это касается и конкретных вопросов, связанных с анализом шумовых свойств приборов того или иного типа, и более общих проблем, затронутых автором. Например, при обсуждении принципов работы параметрического усилителя (гл. 9) автор не дает ссылки на хорошо известные работы советских физиков Л. И. Мандельштама, Н. Д. Папалекси и их сотрудников, внесших большой вклад в развитие науки о параметрических колебаниях.

Перевод выполнен Г. А. Сидоровой (предисловие, гл. 1—3, 8—10, приложения 1—3, 5, 6), А. Б. Мещеряковым (гл. 4 - 7, приложение 4), В. П. Митрофановым (гл. 11 —13, приложение 7).

В. Н. Губанков

Предисловие

Твердотельная технология начала развиваться невероятно быстрыми темпами со времени появления германиевого транзистора. В наши дни приборы на твердом теле используются в самых различных областях. Спектр этих приборов чрезвычайно широк. К ним относятся известный кремниевый биполярный транзистор и различные типы полевых транзисторов; устройства СВЧ, например лавинно-пролетный диод, инжекционно-пролетный диод и диод Ганна; устройства на туннельном эффекте, например диод Исаки, контакт Джозефсона и сверхпроводящий квантовый интерферометр (сквид); электронно-оптические приборы. Во всех этих устройствах в той или иной форме присутствуют шумы, которые при использовании слабых сигналов часто являются фактором, накладывающим ограничения на их характеристики.

Основная цель этой книги заключается в рассмотрении физических характеристик шумов в ряде устройств на твердом теле. Обсуждаются также шумы в некоторых нелинейных системах, например в параметрическом усилителе и генераторе ван-дер-Поля; исследуется выделение сигнала из шума в связи с вопросами обнаружения гравитационного излучения.

Изложение опирается на математическое исследование в общем виде, в котором устанавливаются свойства последовательностей случайных сигналов и импульсных процессов. В книге главным образом рассматриваются тепловой и дробовой шумы, а также генерационно-рекомбинационный шум, повсеместно распространенный -шум, взрывной шум, неравновесный джонсоновский шум, связанный с разогревом электронов, и лавинный шум, обусловленный ударной ионизацией. Каждая глава сопровождается обширной библиографией, позволяющей заинтересованному читателю глубже изучить обсуждаемую тему.

В заключение мне хотелось бы выразить признательность ряду издательств за разрешение воспроизвести рисунки из опубликованных ими статей (это специально оговаривается в тексте). В течение всего времени работы над книгой меня постоянно поддерживал и вдохновлял г-н Майкл Хорвуд, за что я ему благодарен. И наконец, я хотел бы поблагодарить свою жену за ее терпение и жизнерадостность, которые в большой степени способствовали успешному завершению работы над этой книгой.

М. Дж. Букингем

Вашингтон, округ Колумбия декабрь 1982 г.