Тунелно повреда в р-п-преход

Разпределение се нарича рязко увеличение на ток през връзката в обратна напрежения над напрежение наречената разпределението на напрежението.

T

unnelny разбивка свързани с тунел ефект - на прехода на електрони през потенциал бариерата без енергия промяна. Тунелно разбивка се наблюдава само при много малка дебелина бариера - около 10 пМ, т.е. в преходите между silnolegirovannymip- и N- региони (от порядъка на 10 18 cm -3). На ris.2.4.1 показва диаграма енергия р-п-преход в посока обратно напрежение е посочено от стрелка тунелен преход на електрон от групата валентност в р-регион на проводимост п-регион.

Electron тунели от точка 1, точка 2, преминава под енергийна бариера на триъгълна форма (излюпени триъгълник с върха 1-3), енергията електрон не се променя.

съединенията тунела са възможни за електрони, чиято енергия съответства на интервал ΔEtun тунели, които са разположени от двете страни на право на енергийните нива. Височината на бариера е ΔEz, обикновено е по-малка от височината на р-п-преход, равен на Q (φ0 + | U |). Дебелината на преградата с увеличаване на обратно напрежение намалява, което увеличава вероятността за тунели. ток тунелиране увеличава рязко, като интервалът е увеличен и броя на тунелиране на електрони в него. Тунелно повреда в чиста форма се появява само с високи концентрации на примесите (по-

) И разпределението на напрежението е 0-5 V. С увеличаване на температурата, забранената зона намалява леко и разбивка напрежение намалява. Така температурен коефициент на разпределението на напрежението на тунела е отрицателен.

Josephson ефект

В Sec. 2.3 се наблюдава тунел преминаване на електрони през тънък диелектричен филм, се поставя между проводими електроди. ток тунелиране настъпва между две свръхпроводници разделени от тънък филм. Въпреки това, в този случай, дебелината филм на по-малко от

м в системата е качествена промяна.

Ако структурата на свръхпроводящ (Фиг. 2.5.1), включени в DC линия, след това през контакта на текущата потоци обаче спад на напрежението в контакта да бъде нула. Този ефект е открит през 1962 г. и е обявен за Josephson Josephson ефект.

Този ефект се обяснява с факта, че в един филм тунелни Cooper двойки. Cooper двойки - две електрони с противоположни завъртания. Затова се върти чифт е равна на нула, а това е бозон. Бозоните са склонни да се натрупват в основното състояние, от което те са сравнително трудно да се прехвърли на възбудено състояние. Следователно двойките Cooper, нахлувайки координирани движения, остават в това състояние за неопределено време. Такова координирано движение на пара и се говори за свръхпроводимост.

Между свръхпроводници в този случай е възможно да тече тунел сегашните обикновени електрони, но свръхпроводящ тунелиране настоящите шънт и напрежението в него е нула контакт. характеристика на ток напрежение на тунел Josephson възел е показан на фиг. 2.5.2.

и

е с критична текущата стойност - при токове по-голяма от критичната стойност, рязко прехода към нормалните клон тунелни електрони. Линия 1 показва характеристиката на ток-напрежение на обикновен електронен тунели при Т = 0 ° С В този случай, конвенционалната електрон тунелиране ток започва само при napryazheniiU = ξg / Q. най-T0 К, този ток потоци, като се излиза от нулево напрежение (линия 2). критичната стойност на тока зависи от вида на контакт и може да бъде до 20 mA. Интересен имот на стационарния Dzhozesfona ефектът е силната зависимост на критичния ток на магнитното поле: дори и при малки магнитни полета (около 10 ------- T 4) критичния ток е нула.

Друга интересна проява на ефекта на контакта е поколение Dzhozesfona променлив електромагнитно поле - ефект преходно Dzhozesfona. Ако пропуснете чрез контакт DC I0> IC. След това се появява U0 преходния напрежение (ris2.5.2) и във външната верига променлив ток с висока честота се появява заедно с постоянен ток. Честотата на трептенията е достатъчно висока, например U0 = 1 тУ е равна на 483,6 MHz.

Накратко обясни появата на променлив ток. Известно е, че посоката и силата на тока на тунела се определя от следната зависимост:

където

- фазовата разлика между функциите на вълната, описващи Cooper двойки от двете страни на преградата;- максимален ток през бариерата, на пропорционалния района на тунел кръстовище бариера и прозрачността на.

Уравнение (2.5.1) може да се обясни с моделни махала свързаните слаба пролет. Съобщението води до факта, че когато махалото една люлка в навечерието на друга фаза, енергията се прехвърля от първия към втория махалото. В тази мощност поток достига своя максимум при фазовата разлика, равна на пи / 2. Ако диапазони преди втория махалото, енергията се пренася от това на първия.

Холендрите Josephson от един проводник към друг, които се движат Cooper двойки, а след това се връщат на първия проводник на външна верига. Големината и посоката на тока се определя от една и съща фаза отношения, и че слабо свързан с механични системи вибрации. При преминаване през кръстовище ток Josephson I от външния източник,

автоматично се променя така, че да отговарят на условието (2.5.1). В присъствието на потенциална разлика между два свръхпроводници енергийни Cooper двойки от двете страни на преградата се характеризира с 2qU на количество. Известно е, че между енергията на частиците и честотата на де Бройл вълни има връзка: . След това, от двете страни на прехода ще бъде разлика в честотата на дьо Бройл:. Тъй като енергията на един чифт Cooper при кръстовището на тунела непрекъснато се увеличава, а фазовата разлика също така ще увеличи непрекъснато:

Заместването на тази стойност

във формула (2.5.1), ние получаваме формулата за компонент свръхпроводящ тунелиране ток, преминаващ през кръстовище:

Както се вижда от тази формула, токът се редуват с честота 2qU / ч. Това обяснява образуването на Josephson кръстовище AC.