border=0

Physysk aard fan 'e tunnel-effekt

| Folgjende artikel ==>

De manifestaasje fan 'e waleigenskippen fan in objekt makket it ûnmooglik om syn moasje te beskriuwen troch de wetten fan' e klassike meganika, omdat de krekte koördinaat en dynamyk net yn dizze saak in elektroan oanbean wurde kin. De ûnwissigens fan dizze kwantels is ferbân mei elkoar troch de relaasje fan Heisenberg. Yn dit gefal sprekke wy net oer de eksperimintele flater, mar oer de grûnslachens fan simultan en krekt wite de koördinearjen en momint fan 'e dieltsjes.

Ut dizze relaasje folget dat, as it beskriuwt de beweging fan elektronen yn in fakuüm, kinne de elektronenwelle-eigenskippen ferleardere wurde, wylst yn 'e beskriuwing fan' e beweging fan elektroanen yn in atoom, in tunneluning, yn in juny juny, Omskriuwing fan har moasje is allinne mooglik op grûn fan kwantum-mechanyske represintaasjes mooglik.

Neffens de kwantummeganika kinne fergees elektroanen elke enerzjy hawwe - har enerzjyspektrum is kontinulearre. Elektronen dy't foarkomme oan isolearre atomen hawwe beskate wearden en wearden. Yn in solide binne de enerzjynivo's fan yndividuele elektroanen yn 'e sône ferwiderje fan tastien staten dy't ôfsletten binne troch in ferbeane sône fan elkoar. Yn it gefal fan ferskate atomen, feriene troch in gemyske bonding (bygelyks yn in molekule), wurde de elektronen-orbitalen yn in kwantiteit yndield yn it proportion fan it oantal atomen en foarmje de saneamde molekulêre orbitalen. Mei fierdere fergrutting fan it systeem nei in makroskopysk kristallus wurdt it oantal orbitalen tige grut, en it ferskil yn 'e enerzjes fan elektronen yn benearde orbitalen, respektivelik, tige lyts, wurde de enerzjynivo's yn hast kontinulearre diskrimele sets - enerzjygebieten. De heechste fan de tastien enerzjybands yn halikonduktors en dielektrics, wêryn't alle temperatueren fan elke temperatuers fan 0 K alle elektryske saken besette, wurde de valence-band neamd, en de folgjende is de conductive-band. Yn metalen is de liedingband de heechste tastienbere sône wêryn elektronen op in temperatuer fan 0 k lizze.

De neikommende haadangenaasjes binne de basis fan 'e bandtrio:

1. It fêste lichem is in perfekt periodyk krista.

2. De lykweardige posysjes fan de platen binne fêst, i. Atomyske kearnen wurde beskôge as fêste (adiabatyske oerienkomst). Lytse oscillaasjes fan atomen om lykwichtigens fan lykwichtigens, dy't as phonons beskreaun wurde, wurde dêrnei ynsteld as in perturbaasje fan it elektroanen-enerzjyspektrum.

3. It protte elektroanyske probleem wurdt ferlege ta ien electronron: de effekt op it opjûne elemint fan alle oaren wurdt beskreaun troch wat gemiddelde periodike fjild.

In oantal fenomenen, wêryn in protte elektroanen, lykas ferromagnetisme, supraleitwittens, en dyjingen dêr't eksitons de rol spylje, kinne net konsistint beskôge wurde yn it ramt fan de band-teory. Sône teory is de basis fan 'e moderne toanielstik. It litte ús de natuer ferstean en de wichtichste eigenskippen fan metalen, semiconductors en dielektrics útlizze. De grutte fan 'e bandlid tusken de valence and conductivity zones is in toetsenheid yn' e bandtrio, it bepaalt de optyske en elektryske eigenskippen fan it materiaal.

Sûnt heule enerzjy is ien fan 'e wichtichste meganismen fan enerzjyferkear nei in elektroan, is de konduktiviteit fan halbleksen tige ôfhinklik fan temperatuer. Har direkteur kin ferhege wurde troch it meitsjen fan in tastien enerzjynivo yn 'e ferbegeande sône troch doping. Sa wurde alle semi-ferdjippings makke: sinne-sellen (converters fan ljocht yn elektrisiteit), dioden, transistors, solid-state lasers en oaren.

De Fermi-nivo yn hallefanten is yn 'e midden fan' e ferbeane band, yn metalen is it boppefolle folle nivo by O K. De omfang fan 'e Fermi-enerzjy hinget ôf fan' e konsintraasje fan elektronen yn it metaal en foar de measte metalen is 5-10 eV.

Om in elektroan fan in solide nei in fakuüm te fertsjinjen, is it nedich om in ekstra enerzjy oan te jaan (de wurkfunksje wurdt bepaald troch it ferskil tusken de totale enerzjy fan 'e potensjele barriêre en de enerzjy fan it Fermi-nivo). Foar semiconductors bestiet de folsleine elektroanenwurkfunksje fan 'e eksterne wurkfunksje en de enerzjy-healbreedte fan' e bandlid. Ofhinklik fan de metoaden foar it oanbieden fan ekstra enerzjy, thermo-, foto-, sekondêre, auto- en exoelektronike emissies binne ûnderskieden.

Yn elektroanyske apparaten by de kathod is in normaal elektryske fjild normaal makke, de oanwêzigens fan dat liedt ta in fermindering fan 'e potensjele barriêre oan' e metaal-vacuum-ynterface, de elektroanenwurkfunksje fan 'e metalen ôfnimmingen (de Schottky-effekt). It enerzjyskema fan in potensjele barriêre by de metaal - vacuum-ynterface yn it oanwêzigens fan in eksterne fjild is fan 'e foarm as yn ôfbylding 4.1.

Fig. 4.1

Yn it oanwêzich fan in sterke elektryske fjild fynt fjild emiasje. It eksterne fjild liedt net allinich om in ôfwiking, mar ek oan in ferlinging fan 'e potensjele barriêre by de metall-fakuümgryp.

Elektronen-emisje ferwiist nei de emission fan elektronen fan in solide of in oar oare medium. Under emiodyngenoaten is autoemission in spesjaal plak, om't it in kreun quantum-effekt is, wêrby't de frijlitting fan elektroanen fan 'e kathod net de útjeften fan enerzjy op' e emi-act besiket, as tsjinstelling fan thermal, foto en sekundêre emiodyk.

Om in elektroan te hâlden om de kathoden-oerflak te ferlitten, neffens de begripen fan 'e klassike natuerkunde, moat har enerzjy needsaakliker wêze as de hichte fan' e potensjele barriêre. Wol binne der fysyske situaasjes wêrmei't in elektroan himsels fergees kin sûnder springen oer de barriêre, mar troch it trochgean. Dit is mooglik yn it gefal as de barriêre op 'e grins is dree is. Soks in tige düke barriêre kin makke wurde troch in sterke elektryske fjild. It proses fan elektroanenleak troch in potensjele barriêre wurdt neamd as tunnel-effekt . As gefolch fan 'e tunnel-effekt, komt auto-elektryske emiaasje. De betingst foar de on-line emissions is de oankommende breedte fan 'e potensjele barriêre mei de Broglie-wavelength foar elektronen. Om dizze beting te meitsjen is in elektryske fjildtekrêft fan 'e oarder fan tsien fan MeV nedich. Sa'n wearden fan fjildtearming kinne berikt wurde op 'e tips of yn dûnse dielektrike films.

De ôfhannelingen fan 'e hjoeddeiske tichteens fan' e fjildtoeringen fan it elektryske fjild wurdt beskreaun troch de Nodheim-Fowler-gearhing:

wêr -Etfiering konstante, E - elektryske fjildintensiteit.

Neffens dizze lykweardigens kin de hjoeddeiske tichteheid fan 'e tip ta berikke , mar it emiisstrom kin mar in pear μA wêze.

De teory fan Fowler-Nordheim ferklearret de eksponinsjele ôfhinging fan 'e emiisstroming op' e fjildtoer. It betsjuttet ek de mooglikheid om krêftige aktuele dichten te krijen, miljoenen kearen (Zener breakdown) grutter as aktuele dichten, dy't troch in oare tradisjonele metoade krije kinne - as resultaat fan thermal, foto en oare soarten emissions. It folget fan 'e teory dat autoemission moat ek te finen wêze by lege temperatueren oant temperatueren tichtby absolute nul. Alle dy eigenskippen fan auto-emisje waarden experimentele befestige. It proses fan auto-emisje kaam as praktysk inertia-fergees út. In gefolch fan 'e quantum-mechanyske aard fan it proses fan autoemission is de mooglikheid om geweldige aktuele dichten te krijen. Benammen troch it feit dat de tunnelingmeganisme foar de frijlitting fan elektroanen út 'e fermidden net nedich is foar enerzjybesparrings foar de emi-aksje en sa ferminderet de needsaak foar eksterne ynfloed op it kathodenmaterial, dat is, syn heaks, bombardemint, yntinsive bestriding, ensfh.

Elektronike emiodyk fan in ienige tip is ynstabyl en wurdt begelaat troch kathodaasjasje en freget in hege vacuüm. De ôfrûne jierren hawwe fakuümmikroelektronika en Nanoelektronyk ûntwikkele. Dit is bedoeld foar it meitsjen fan matrixfjilden emissysteem mei mikron en nanometergrutte, dy't oant tsien tûzen rânen yn ien pixel (sel) befetsje. Soksoarte apparaten wurde brûkt om ynformaasje te jaan (cellular matrix). Ien fan 'e praktyske tapassingen fan dit soarte fan apparaten is scannen fan tunneling mikroskoop (STM).

| Folgjende artikel ==>





Sjoch ek:

Electromechanical memory.

It probleem fan it meitsjen fan keunstmjittige neuron-like mjittingen

Concepts of exciton, polariton, plasmon

It begryp "sêfte mjittingen"

Fullerenes

Physical features of the transition from micro to nanodevices

Transmissionelektronenmikroskoop

Praktyske tapassing fan in atomêre krêftmikroskoop

Methods foar it konvertearjen fan biogemyske reaksjes yn in analysearjend sinjaal

Physyske basis foar it meitsjen fan yntelliginte mjitsysteemen mei neuronale netwurktechnology

It gebrûk fan gaos yn ynformaasjebedriuwen

Untwerpmerken en basissynhâlden fan mikroelektromechanyske apparaten

SQUID-scanning mikroskoop-apparaat

Werom nei ynhâldsopjefte: Moderne fûnemintele en tapastlike ûndersyk yn ynstruminten

2019 @ bibinar.info