更新时间：2024-09-20 20:59
散粒噪声是一种在实验观测中的读出噪声，主要由于电路中的电子或光学仪器中的光子数量有限，引发数据读取中的统计涨落。这种噪声在电子学、通信和基础物理领域具有重要意义。散粒噪声的强度随着平均电流或平均光强度的增加而增加，但信号本身的强度增加速度更快，从而提升信噪比。
散粒效应噪声是Schottky于1918年研究此类噪声时,用子弹射入靶子时所产生的噪声命名的。因此,它又称为霰弹噪声或颗粒噪声。在电化学研究中,当电流流过被测体系时,如果被测体系的局部平衡仍没有被破坏,此时被测体系的散粒效应噪声可以忽略不计。
散粒噪声是半导体的载体密度变化引起的噪声，也称为散弹噪声或颗粒噪声。它是由形成电流的载流子的分散性造成的，在大多数半导体器件中，它是主要的噪声来源。在低频和中频下，散粒噪声与频率无关（白噪声），而在高频时，散粒噪声谱变得与频率有关。散粒噪声有白噪声的特性，其电流均方值与电子电荷量q、总的直流电流Idc和带宽delt(f)成正比关系：I^2=2*q*Idc*delt(f)。
散粒噪声的本质在于，通过测量到的电流或光强度能够给出收集到的电子或光子的平均数量，但无法得知任意时刻实际收集到的电子或光子数量。其分布按平均值遵循泊松分布。在大量粒子存在时信号中的散粒噪声会呈现正态分布，其标准差等于平均粒子数的平方根，信噪比为平均粒子数的平方根。
20世纪初，人们发现当放大器增益很大时，被放大的微弱信号将被放大器自身产生的噪声所淹没。1918年，W．肖特基（W．Schottky)首次阐明了这种噪声的机理，他认为真空管的阳极电流是由阴极发射的离散电子所形成，每个电子到达阳极的时间是随机的。在给定的温度下，真空管热阴极每秒发射的电子平均数目是常数。不过，电子发射的实际数目是随时间变化和不能预测的，如果将时间轴划分为足够多的等间隔的小区间，则每个小区间内电子发射数目不是常数而 是随机变量。因此，发射电子形成的电流并不是固定不变的，而是在一个平均值上起伏变化。
由于总电流实际上是由大量单个电子单独作用的总结果。从阴极发射的每个电子可以认为是独立出现的，而且1A的平均电流相当于1秒内通过的电子数达6×1018个。所以，总电流是大量的独立小电流之和，根据概率论的中心极限定量，总电流是一个高斯（正态）随机过程。从频域上看，在非常宽的频率范围内（通常认为不超过100MHz），其噪声电流的功率谱密度是一个恒定值，即具有白色谱的特性，所以散粒噪声是高斯白噪声中的一种主要类型。它存在于有源器件之中，如电真空管、晶体管、隧道二极管、行波管、变参器件、集成电路等，所以又称为有源噪声。
散粒噪声是一种实验观测中的读出噪声，当观测中数量有限的携带能量的粒子（例如电路中的电子或光学仪器中的光子）数量少到能够引发数据读取中出现可观测到的统计涨落，这种读出的统计涨落被称作散粒噪声。这种噪声在电子学、通信和基础物理领域是相当重要的概念。
这种噪声的强度随着平均电流或平均光强度增加，但是由于电流强度或光强度的增加会使信号本身的强度增加相对散粒噪声的增加更快，增加电流强度或光强度实际是提升了信噪比。
散粒噪声的存在是由于光或电流是由运动中的离散且量子化的波包构成。例如，一束激光由量子化的波包或光子构成，当功率降低到每秒只有几个光子照射到墙上时，这些光子的随机出射时间导致的量子涨落就是散粒噪声。
在电子器件中，散粒噪声来自于导体中电流的随机涨落，即携带电流的离散载体电子。这在P-N结中是一个常见问题，而在金属导线中，这些随机涨落会通过电子之间的互相关性而消除。散粒噪声是一个泊松过程，载流子使噪声遵循泊松分布，其涨落的标准差为σi=√(2*q*I*Δf)，其中q是基本电荷，Δf是测量噪声所覆盖的频域带宽，I是通过器件的平均电流。
在量子光学中，散粒噪声来源于光子的涨落，也就是电磁场能量的量子化。散粒噪声是量子噪声中主要的部分。
散粒噪声不仅能够在少量光子的场合使用光电倍增管测量，也能够在强光场合使用光电二极管并以高时间分辨率的示波器测量。由于光电流和光强（光量子数）成正比，电磁场能量的涨落经常能够包含在对电流的测量中。
对于相干光源如激光，散粒噪声的大小和光强的平方根成正比。
在引力波探测器中，散粒噪声的分析尤为重要，因为光子到达光接收器的行为是一个泊松过程，它们的随机涨落可能会淹没真正的引力波信号或形成伪信号。散粒噪声和光子数量的平方根成反比，积累的光子数量越多，得到的干涉信号就越平滑。提高灵敏度的方法包括提高激光功率，但受限于采样定理，一次积累光子的时间不能太长，以避免频率混叠。
为了减少通信中散粒噪声的影响，一般是在无线电接收机的前置级采用低噪声器件，或者是将前置放大器放置在开尔文很低的容器中工作。这一措施，在接收很微弱信号的卫星通信中经常采用。