Особенности функционирования генератора случайных чисел с транзисторным источником шума в различных температурных условиях
Автор: Матюшин Д.А., Лобанов А.М., Тихонов Д.Р., Стожков В.Ю., Лапушкин Г.И.
Журнал: Труды Московского физико-технического института @trudy-mipt
Рубрика: Физика
Статья в выпуске: 2 (62) т.16, 2024 года.
Бесплатный доступ
Устройства, порождающие случайный набор чисел, находят применение в различных областях. В настоящей работе рассмотрен вариант реализации источника шума на основе эмиттерного р-n перехода биполярного транзистора. В данной работе изучены практические характеристики генерации случайных чисел, основанной на шуме такого перехода. Определена рабочая область генерации, уровень случайного сигнала, получена температурная зависимость режимов работы для р-n перехода транзистора КТ3102. Сделаны предположения о физическом механизме возникновения такого шума, что позволит стандартизировать подбор транзисторов для рассматриваемой задачи. Проверка полученных случайных последовательностей с помощью статистических тестов [3] показала, что полученную нами последовательность нулей и единиц можно считать случайной с уровнем доверия 99%.
Шум, р-n переход, случайный сигнал, случайная последовательность, генератор случайных чисел
Короткий адрес: https://sciup.org/142242589
IDR: 142242589
Список литературы Особенности функционирования генератора случайных чисел с транзисторным источником шума в различных температурных условиях
- Turing A. Programmers' Handbook for the Manchester Electronic Computer Mark II. Manchester: Computing Laboratory University of Manchester, 1951.
- Бобнев М.П. Генерирование случайных сигналов и измерение их параметров. Москва: Энергия, 1966.
- NIST Statistical Test Suite. URL: https://csrc.nist.gov/projects/random-bit-generation / documentation-and-software
- Димаки A.B., Светланов A.A. Аппаратно-программный генератор случайных чисел, сопрягаемый с компьютером типа IBM PC // Известия Томского политехнического университета. 2004. Т. 307, № 1. С. 144-148.
- Султанов P.O., Лопатин Д.В. Аппаратный генератор случайных чисел // Гуадеамус. 2013. № 2(22). С. 156-158.
- Слеповичев И.И. Генераторы псевдослучайных чисел. Саратов: СГУ, 2017.
- Горлов М., Смирнов Д. Способы разделения полупроводниковых изделий по надежности // Производство электроники: технологии, оборудование, материалы. 2010. № 7. С. 39-42.
- Барановский O.K., Горбадей О Ю., Зеневич А.О. Исследование возможности использования лавинных фотодиодов в режиме одноквантовой регистрации для создания квантовых генераторов случайных чисел // Приборы и техника эксперимента. 2018. № 1. С. 34-38.
- Пику за М.О., Михневич С.Ю. Тестирование аппаратного генератора случайных чисел при помощи набора статистических тестов NIST // Доклады БГУИР. 2021. Т. 19, № 4. С. 37-42.
- Буслюк В.В., Ворончук С.П., Лешкевич И.В. Режимы применения кремниевых генераторных диодов для создания широкополосного шума // Минск, 5-ая Международная научная конференция «Материалы и структуры современной электроники». 2012. С. 24-27.
- Ewert М. A Random Number Generator Based on Electronic Noise and the Xorshift Algorithm // Proceedings of the VII International Conference on Network, Communication and Computing. 2018. P. 357-362.
- Kote V., Molata V., Jakovenko J. Improved Structure of True Random Number Generator with Direct Amplification of Analog Noise // Electroscope. 2012. V. 6.
- Kote V., Vacula P., Molata V. [et al.\. True Random Number Generator with Time Multiplexed Sources of Randomness // Radioengineering. 2018. V. 27, N 3. P. 796-805.
- Букингем M. Шумы в электронных приборах и системах. Москва: Мир, 1986.
- Горлов М.И., Емельянов A.B., См ирное Д. Ю. Возможность отбраковки полупроводниковых приборов по уровню низкочастотного шума // Компоненты и технологии. 2005. № 8. С. 198-201.
- Горлов М.И. Николаева Е.П. Общие закономерности технологического процесса производства полупроводниковых изделий. Воронеж: ВГТУ, 2002.
- Воробьёв М.Д., Чирков М.П., Чубарое В.В., Юдаев Д.Н. Электрофлуктуационная диагностика эмитирующей поверхности термокатодов // Электронная техника. 2012. Сер. 1. СВЧ-техника. Вып. 1(512). С. 38-50.
- Якимов A.B. Физика шумов и флуктуаций параметров. Нижний Новгород: Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (НИУ), 2013.
- Разумемко Д. Низкочастотные шумы электронных компонентов как инструмент для диагностики внутренних дефектов // Компоненты и технологии. 2008. № 9. С. 168-174.
- Дулов O.A., Сергеев В.А., Широков A.A. Контроль качества мощных ВЧ и СВЧ биполярных транзисторов по температурным зависимостям шумовых параметров // Известия Самарского научного центра РАН. 2008. Т. 10, № 3. С. 739-743.
- Конторович М.Л., Черторийский A.A., Широков A.A. Электрофлуктуационный метод оценки качества биполярных транзисторных структур // Известия Самарского научного центра РАН. 1999. № 2. С. 167-173.
- Воробьёв М.Д., Юдаев Д. I/. Разработка и практическое использование метода структурно-шумового анализа эмитируюших поверхностей твердых тел // Сборник трудов конференции «Современные технологии в науке и образовании». 2018. Т. 2. С.8-13.
- Ходаков A.M. Распределение плотности тока и температуры в биполярных транзисторных структурах с дефектами в активной области // Известия Самарского научного центра РАН. 2005. Т. 7, № 2. С. 352-357.
- Воробьёв М.Д., Кумов Я. С., Чудин В.Г., Юдаев Д. I/. Низкочастотные шумы, создаваемые дефектами эмитирующей поверхности термоэлектрических катодов. Сборник трудов конференции «Современные технологии в науке и образовании». 2016. Т. 2. С.167-170.
- Тураев А.А. Особенности температурной чувствительности транзисторной структуры в двухполюсном режиме // Colloquim-jornal. 2019. № 3(27). С. 71-74.
- Herrero-Collantes М., Garcia Escartin J. С. Quantum Random Number Generators // Reviews of Modern Physics. 2017. V. 89, I. 1. P. 1-54.
- Holler E., Wolf D. Bistable Current Fluctuations in Reverse-Biased p-n Junctions of Germanium // Journal of applied physics. 1967. V. 38. P. 189-192.
