Skottstøy

Skottstøy, eller shot noise, är en typ av elektriskt brus som uppstår när elektroner eller andra laddningar transporteras som diskreta enheter. När ström flyter genom en ledare, en diod eller en detektor uppstår slumpmässiga ankomster av enskilda laddningar, vilket ger oförutsägbara variationer i den genomsnittliga strömmen även när medelvärdet är konstant.

I idealfallet följer skottstøy Poissonstatistik och är därför vitt över frekvenser upp till den begränsning som transit-tiden ger. Skottstøy är en fundamental källa till brus som är oberoende av temperatur och är särskilt påtaglig i vakuumrör, dioder, transistorer och fotodetektorer.

Matematiskt kan den spektrala tätheten av strömbruset beskrivas som S_I(f) = 2 q I, där q är elementarladdningen (≈1.602×10^-19 C) och I den genomsnittliga strömmen. I en mätning med bandbredd Δf ger det r.m.s. strömbruset i_n = sqrt(2 q I Δf). I vissa material och konfigurationer kan korrelationer mellan laddningarna reducera eller öka brusnivån via en Fano-faktor F, så att S_I = 2 q I F med F ≤ 1 (sub-Poissonisk) eller F ≥ 1 (super-Poissonisk).

Skottstøy förekommer i många tekniska tillämpningar och används också som ett diagnostiskt verktyg inom kvant- och nanoteknik för att studera partikelströmmar och detektorers prestanda. Det utgör en grundläggande, kvantbaserad gräns för känslighet i många detektorer.