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<p><b>Neue Seite</b></p><div>'''Schrotrauschen''' (auch '''Poissonsches Schrotrauschen''' oder '''Schottky-Rauschen''') ist in der [[Optik]] und der [[Elektronik]] eine Form des [[weißes Rauschen|weißen Rauschens]], welche durch einen [[Poissonprozess]] modelliert werden kann.<br />
<br />
== Bei elektrischem Strom ==<br />
Elektrisches Schrotrauschen tritt immer dann auf, wenn ein [[elektrischer Strom]] eine [[Potentialbarriere]] überwinden muss.<br />
Das Schrotrauschen rührt daher, dass sich der Gesamtstromfluss aus der Bewegung einzelner [[Ladungsträger (Physik)|Ladungsträger]] ([[Elektron]]en oder [[Defektelektron|Löcher]]) zusammensetzt und jeder Ladungsträger für sich diese Barriere überquert. Dieses geschieht nicht gleichmäßig, sondern ist ein [[Stochastik|stochastischer]] Prozess. In der Summe sind auch auf [[makroskopisch]]er Ebene gewisse Schwankungen des Stromflusses zu beobachten.<br />
<br />
Das gemittelte Quadrat des Rauschstroms <math>i</math> lässt sich durch die Gleichung<br />
:<math>\overline{i^2_{\text{Rausch}}} = 2 e I \Delta f</math><br />
ausdrücken, wobei<br />
* <math>e</math> die [[Elementarladung]],<br />
* <math>I</math> der im Leiter fließende Strom und<br />
* <math>\Delta f </math> die [[Bandbreite]] der Messung ist.<br />
<br />
Die Größe des Schrotrauschens hängt also von der Größe des fließenden Stromes ab und zeigt ''keine'' direkte Temperaturabhängigkeit. Dadurch ist sie vom Rauschen im [[thermisches Gleichgewicht|thermischen Gleichgewicht]], dem [[Johnson-Rauschen|Johnson-Nyquist-Rauschen]], zu unterscheiden.<br />
<br />
Für technische [[Frequenz]]en ist das Rauschstromquadrat [[proportional]] zur Breite <math>\Delta f</math> des Frequenzbandes, aber unabhängig von der Frequenz. Erst ab Frequenzen, deren [[Periode (Physik)|Periode]] so kurz wie etwa die Transitzeit ist, fällt der Schroteffekt ab mit <math>1/f^2</math>.<br />
<br />
Schrotrauschen ist in der [[Elektronik]], der [[Nachrichtentechnik]] und der grundlegenden [[Physik]] wichtig, da es zur Messung des Rauschens ([[Rauschzahl]] und [[Rauschtemperatur]]) [[elektronisches Bauteil|elektronischer Bauteile]] verwendet werden kann. Dazu werden [[Halbleiterdiode]]n mit [[Lawinendurchbruch]] als Rausch[[normal]]e an eine vorgegebene [[Wellenimpedanz]] <math>Z</math> angepasst und mit einer [[Kalibration]]s<nowiki/>tabelle geliefert, welche die [[Rauschleistungsdichte]] als Funktion des [[Diode]]nstromes angibt. Diese [[Rauschquelle]] wird dem zu messenden [[Vierpol]] vorgeschaltet.<br />
<br />
== In der Optik ==<br />
[[Datei:photon-noise.jpg|thumb|300px|Anzahl der Photonen pro [[Pixel]] wächst von links nach rechts und von oben nach unten]]<br />
Aufgrund der Quantisierung in einzelne [[Photon]]en ist auch die [[Leistung (Physik)|Leistung]] einer idealen, [[monochromatisch]]en Strahlungsquelle nicht völlig konstant, sondern weist kleine Abweichungen <math>\Delta p</math> von der mittleren Leistung <math>P</math> auf. Das gemittelte Quadrat der Leistungsabweichungen lässt sich durch die Gleichung<br />
<br />
:<math>\overline{\Delta p^2} = 2 h \nu P \Delta f \,</math><br />
<br />
ausdrücken, wobei<br />
* <math>h</math> die [[Planck-Konstante]],<br />
* <math>\nu</math> die Frequenz der Strahlung (Größenordnung 10<sup>14</sup>&nbsp;Hz) und<br />
* <math>\Delta f</math> die [[Bandbreite]] der Messung ist.<br />
Da dieses Rauschen nicht durch technische Maßnahmen unterdrückt werden kann, wird auch die Bezeichnung '''Schrotrauschgrenze''' verwendet.<br />
<br />
== Regentropfen ==<br />
[[Tropfen #Regentropfen|Regentropfen]] erzeugen ein Schrotrauschen, da sie unabhängig voneinander fallen. Sie ähneln [[Quantelung|quantisierten]] Teilchen, da ihre Größe mit 2–3&nbsp;mm Durchmesser kaum schwankt.<br />
<br />
== Literatur ==<br />
* Rudolf Müller: ''Rauschen'' (= ''Halbleiter-Elektronik.'' Bd. 15). 2., überarbeitete und erweiterte Auflage. Springer, Berlin u. a. 1990, ISBN 3-540-51145-8.<br />
* {{Literatur | Autor = [[Walter Schottky]] | Titel = Über spontane Stromschwankungen in verschiedenen Elektrizitätsleitern | Sammelwerk = [[Annalen der Physik]] | Band = Bd. 362 | Jahr = 1918 | Nummer = 23| Seiten = 541–567| DOI= 10.1002/andp.19183622304}}<br />
* {{Literatur | Autor = Walter Schottky | Titel = Small-Shot Effect and Flicker Effect | Sammelwerk = [[Physical Review]] | Band = Bd. 28 | Jahr = 1926 | Nummer = 1| Seiten = 74–103| DOI= 10.1103/PhysRev.28.74}}<br />
* Reinhard Lerch: ''Elektrische Messtechnik: Analoge, digitale und computergestützte Verfahren.'' Springer, 2012, ISBN 978-364222-609-0, S. 207.<br />
<br />
== Siehe auch ==<br />
*[[Rauschspannung]]<br />
*[[Rauschleistung]]<br />
*[[1/f-Rauschen]]<br />
<br />
== Weblinks ==<br />
*[https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/TIPP/HAMEG_WasistRauschen.pdf Was ist Rauschen (pdf, 1,15 MB)]<br />
<br />
[[Kategorie:Akustische Messtechnik]]<br />
[[Kategorie:Rauschen]]<br />
[[Kategorie:Statistische Physik]]<br />
[[Kategorie:Optik]]</div>imported>Acky69