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场发射电流与隧道电流有什么区别
隧道电流是指隧道效应么中的电流么? 隧道效应里,电流强度和电流穿越的距离关系敏感而且比较复杂。
按照量子力学之前的理论看来,这时加给电子的能量原本不足以使它克服各种束缚而离开电极表面、进行自由运动。
但结果是虽然电极上的电子能量不足,但是如果和目标之间的距离足够小,仍然会有可观测的电流通过。
简单地说,这是比较精细的量子力学效应。
场发射电流大约是说,只要电极间的电势差够大,总会产生放电现象。
这里电极的能量没有上限(比如电压可以不限制地加大,温度可以尽量加热提高之类),产生放电现象是自然的事情。
什么是量子隧道效应?
量子隧道效应,这一量子力学中的奇妙现象,揭示了电子在电位势差两导体之间的距离小于一定阈值时,能以非直观的方式穿越势垒,从一端跃迁至另一端。
这一跃迁形成的电流,即为隧道电流。
在隧道效应中,电子穿越两导体间势垒的能力,取决于两导体之间的距离。
随着距离的减小,电子穿越势垒的几率显著增加,进而导致隧道电流的急剧增长。
具体而言,若两导体间距离减少0.1纳米,隧道电流便会增大一个数量级。
这表明,量子隧道效应对两导体间距离的变化极为敏感。
量子隧道效应不仅揭示了电子在微观尺度下的奇特行为,也为现代科技领域,特别是量子技术的发展提供了理论基础。
在量子计算、量子通信和量子传感器等领域,对量子隧道效应的深入研究和应用,将有望推动科技的突破性进展。
总结而言,量子隧道效应是量子力学中一个重要的概念,它描述了在特定条件下,电子能够穿透势垒实现跃迁的现象。
这一效应对距离极为敏感,并在现代科技领域展现出巨大的应用潜力。
隧道效应与隧道电流指的是什么?
隧道效应与隧道电流,这一物理现象主要阐述了在特定条件下,电子或空穴能够穿越原本应阻止其通过的势垒,形成电流的现象。
这通常发生在半导体材料中的pn结,当施加反向偏压时。
形成这一效应的原因在于,当pn结加反向偏压时,势垒区能带发生倾斜。
随着反向偏压的增大,势垒的高度增加,势垒区的内建电场也随之加强。
这种变化导致势垒区能带进一步倾斜,直至n区的导带底低于p区的价带顶。
这时,由于量子力学隧道效应的作用,电子或空穴能够在势垒中形成隧穿,从而形成电流。
隧道电流的产生,实际上是量子效应在宏观现象中的体现。
在经典物理学中,电子或空穴需要足够的能量才能克服势垒,但在量子力学中,电子或空穴可以通过隧道效应穿过势垒,即使它们的能量不足以在经典意义下克服势垒。
这一过程依赖于概率波函数的性质,以及量子态在势垒两侧的重叠。
隧道效应与隧道电流的概念,对电子工程和半导体器件设计有着重要意义。
在实际应用中,理解这一现象有助于优化器件性能,例如在晶体管、太阳能电池和激光器等器件中。
通过控制反向偏压的大小,可以调节隧道电流的大小和稳定性,进而影响这些器件的电学特性。
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