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Un tube à l'origine de beaucoup de bruit

10 décembre 2013, 14:38
Un tube à l'origine de beaucoup de bruit
Un tube à l'origine de beaucoup de bruit

Sauriez-vous trouver un point commun entre l'enregistrement d'un concerto de Bach, les fluctuations du niveau des mers, les battements de votre coeur, la rotation de la Terre et le courant qui traverse un semi-conducteur ? Tous ces phénomènes et bien d'autres sont la source d'un bruit aléatoire dont l'amplitude décroît avec la fréquence.
En électronique, ce bruit dit de scintillation a été observé pour la première fois en 1925 par Johnson. Le physicien cherchait alors à confirmer les prédictions de Schottky sur l'allure du spectre de bruit blanc des tubes à vide. Johnson confirma la théorie, mais trouva en outre qu'aux basses fréquences leur densité spectrale présentait un flicker noise inattendu. Schottky réussit à expliquer cette « scintillation » par le transport des électrons à travers les tubes, mais cet étrange bruit fut ensuite découvert dans d'autres dispositifs et composants sans qu'aucun modèle unifié ne pût l'expliquer.
Reste que comprendre l'origine de ce bruit permettrait de mieux le maîtriser. Le niveau de bruit de scintillation d'un transistor affecte par exemple la sensibilité et la sélectivité du système de communication d'un téléphone tactile. Une question qui intéresse en particulier les fabricants est : ce bruit provient-il de la surface ou du volume du composant ? Autrement dit, augmentera-t-il ou diminuera-t-il si nous réduisons encore la taille de nos composants ? La théorie restait cacophonique sur ce point. Après presque un siècle d'ankylose, le marteau de l'expérience s'est levé et a imposé le silence en décrétant le vainqueur : la surface en deçà d'une certaine épaisseur du matériau (2,5 nm), le volume au-delà. L'expérience a été faite avec du graphène, mais puisque la variation du niveau de bruit montre l'existence d'une loi d'échelle, les fabricants sauront certainement extrapoler ce résultat à d'autres matériaux.

 

Photo : Walter Schottky (avec beaucoup de bruit)

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