ஜான்சன்-நைகிஸ்ட் இரைச்சல்

These three circuits are all equivalent: (A) R என்ற மின்தடையம் கொண்ட மின்தடை; (B) இரைச்சல் இல்லா மின்தடையமும் இரைச்சல் மின்னழுத்தமும்; (C) இரைச்சல் இல்லா மின்தடையமும் இரைச்சல் மின்னோட்டமும்.

ஜான்சன்-நைகிஸ்ட் இரைச்சல் (Johnson–Nyquist noise) என்பது ஒரு மின்கடத்தியில் மின்னோட்டம் நிகழும் போது, வெப்ப மிகுதியினால் ஏற்படும் மின்னிரைச்சல் ஆகும். (இந்த மின்னிரைச்சலை வெப்ப மின் இரைச்சல், ஜான்சன் இரைச்சல், நைகிஸ்ட் இரைச்சல் என்று பலவாறாக அழைப்பார்கள்.) பெரும்பாலான இடங்களில் மின்னோட்டம் நிகழ்வதற்குக் காரணம் அங்குள்ள எதிர்மின்னிகள் ஒரு திசையில் ஓடுவதாலேயே. வெப்பம் அதிகமாகும் போது, எதிர்மின்னிகள் ஆற்றல் அடைந்து ஓடும் திசையில் சிறு மாற்றங்கள் ஏற்படுகின்றன. இது மொத்த மின்னோட்டத்தைக் குறைத்தும் அதிகப்படுத்தியும் மின்னோட்டத்தின் அளவை சிறிது மாற்றுகின்றது. இந்த சிறு சிறு மாற்றங்களே நைகிஸ்ட் இரைச்சலுக்குக் காரணம்.

ஒரு கடத்தியில் உண்டாகும் வெப்ப மின் இரைச்சல் '''வெள்ளை இரைச்சல்''' என்று அழைக்கப் படும். வெப்பம் எதிர்மின்னிகளைத் தாக்கி அவற்றுக்கு ஆற்றலைக் கொடுக்கிறது. அந்த ஆற்றலில் எல்லா வகையான அதிர்வெண்களும் கலந்து இருக்கும்.

வரலாறு

ஜான்சன் என்ற அமெரிக்க பொறியாளர் 1926-இல் ஒரு கடத்தியில் உண்டாகும் வெப்ப மின் இரைச்சலின் அளவை மின் கருவிகள் கொண்டு அளந்தார். தன்னுடைய ஆய்வின் முடிவுகளை நைகிஸ்ட் என்ற அமெரிக்க பொறியாளரிடம் காண்பித்தார். நைகிஸ்ட் ஜான்சனின் ஆய்வு முடிவுகளை வைத்து அதற்கான விளக்கங்களை எழுதி வெளியிட்டார்.

மின்னழுத்த இரைச்சலும் ஆற்றலும்

ஓர் மின் தடயத்தின் வழியாகச் செல்லும் மின்னோட்டத்தில் உள்ள இரைச்சல் மின்னழுத்தத்திலும் தோன்றும். எனவே, இரைச்சல் தரும் ஒரு மின்தடயத்தை இரைச்சல் இல்லா மின்தடையாகவும் இரைச்சல் மின்னழுத்தமாகவும் பிரிக்கலாம். இரைச்சல் மின்னழுத்தத்தைக் கீழ்க் கண்ட சமன்பாட்டால் சுருக்கமாகக் குறிக்கலாம்:

$v_n=\sqrt{4k_{\text{B}}TR\mathrm{\Delta }f}$

இதில், $v_n$ என்பது இரைச்சல் மின்னழுத்தம்; T வெப்பநிலை, R மின்தடை, $\mathrm{\Delta }f$ இரைச்சல் மின்னழுத்தத்தின் பட்டையகலம், $k_{\text{B}}$ போல்ட்சுமன் மாறிலி (Boltzmann constant) எண் ஆகும். இரைச்சல் ஆற்றலை

$P=k_{\text{B}}T\mathrm{\Delta }f$

என்று எழுதலாம்.

இரைச்சல் மின்னோட்டம்

ஒரு மின்தடயத்தில் ஓடும் மின்னோட்டத்தில் உள்ள இரைச்சலை அந்த மின்தடயத்துக்கு இணையாக பொருத்தப் படும் மின்னோட்ட ஊற்றாகக் கருதலாம்.

$i_n=\sqrt{\frac{4k_{\text{B}}T\mathrm{\Delta }f}{R}}.$

இதில், $i_n$ என்பது இரைச்சல் மின்னோட்டத்தின் அளவைக் குறிக்கிறது.