量子阱中的量子隧穿效應和一般pn結中導致隧道電流隧道效應是一回事嗎?

時間 2021-06-02 19:49:44

1樓:龍小虎

是一回事。

PN結中的隧道電流部分就是隧穿效應引起的,只是為了計算方面按照隧穿原因分為了若干種模型,像電場相關的(如 Fowler–Nordheim tunneling ),還有很多陷阱輔助的。

此外問題描述中有不夠準確的地方。二極體反向耐壓時還有熱電子發射(Thermionic emission)、熱的陷阱輔助(如 Frenkel-Poole emission)等等,同時也和材料、管子種類、工作條件有關,不一定總以隧穿電流為主。

很多書上PN二極體導通特性正向反向都是用的肖克萊/肖克利(Shockley)方程,再精確一點的會考慮空間電荷區的產生復合(如Baliga書的 4.4節肖特基、5.3節PiN),但不太考慮PN結隧穿。

二極體中量子效應顯著的地方一般是高摻雜、異質結、電極接觸或者介面態。

2樓:敏敏

量子隧穿效應是一種量子特性,是電子等微觀粒子能夠穿過它們本來無法通過的「牆壁」的現象。隧道效應由微觀粒子波動性所確定的量子效應。又稱勢壘貫穿。

考慮粒子運動遇到乙個高於粒子能量的勢壘,按照經典力學,粒子是不可能越過勢壘的;按照量子力學可以解出除了在勢壘處的反射外,還有透過勢壘的波函式,這表明在勢壘的另一邊,粒子具有一定的概率,粒子貫穿勢壘。

3樓:Sebastian

我覺得應該是。從本質上來看,無窮深勢井和pn結都是勢壘。而量子隧穿效應的關鍵是,電子的能量沒有高過勢壘,就穿越到了勢壘的另一邊。

再者,無窮深勢井只是理論模型,pn結確實實實在在的結構。所以他們之間並沒有什麼衝突或者大的不同。至少我以前的老師上課沒有說過這兩者有區別。

這兩個例子也經常一起出現在介紹量子隧穿效應的章節中。

4樓:宮非

2015-12-02

在量子力學裡,量子隧穿效應為一種量子特性,是如電子等微觀粒子能夠穿過它們本來無法通過的「牆壁」的現象。這是因為根據量子力學,微觀粒子具有波的性質,而有不為零的概率穿過位勢障壁。「量子隧穿效應,Quantum tunnelling effect」是一種「衰減波耦合效應」,其量子行為遵守薛丁格波動方程式,假若條件恰當,任何波動方程式都會顯示出衰減波耦合效應

數學的等價於量子隧穿效應的波耦合效應也會發生於其它狀況。例如,遵守Maxwell 方程組的光波或微波,及遵守常見的非色散波動方程式的「繩波」或「聲波」。有些研究隧穿效應的物理學家認為,粒子只不過擁有波樣的物理行為,實際上粒子是質點樣的,但支援這看法的實驗證據非常稀少。

多數物理學家比較偏好的看法是,粒子實際上是「非局域」,而是「波樣」的,總是表現出波樣的物理行為。但是,在某些狀況,使用移動質點的數學來描述其運動是乙個很便利的方法。這裡,我們採取第二種看法。

穿隧效應本質上是「量子躍遷」,電子迅速穿越勢壘。

隧穿效應本質上是「量子躍遷」,電子迅速穿越勢壘。隧穿效應的例子包括隧道二極體(穿隧二極體或Tunnel Diode),是一種可以高速切換的半導體,其切換速度可到達微波頻率的範圍,其原理是利用「量子隧穿效應」。根據 PN 結的材料、摻雜分布、 幾何結構和偏置條件的不同,利用其基本特性可以製造多種功能的晶體二極體。

如利用 PN 結「單向導電性」可以製作整流二極體、檢波二極體和開關二極體;利用「擊穿特性」製作穩壓二極體和雪崩二極體;利用高摻雜PN 結「隧道效應」製作隧道二極體;利用結電容隨外電壓變化效應製作變容二極體。

所以,看起來是量子隧穿效應包含 PN 結隧道效應

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