Puzzelssingle electron tunneling transistor
Kan mij iemand de werking van een single electron tunneling transistor uitleggen, de algemene principes, en meerbepaald een transistor gebaseerd op nanotubes? Het zou gebaseerd zijn op "coulomb charging", een term die ik terugvindt op vele sites. Omdat deze dus vijwel altijd engelstalig zijn, begrijp ik die term niet en evenmin dus de werking van dergelijke transistor. Hopelijk kan er mij iemand helpen met een uitleg in het Nederlands.
ads
Steun Sciencetalk
Voor Positiviteit - Scheurkalender 2026 - Elke dag positieve energie - positieve spreuken
Re: single electron tunneling transistor
Heel kort: een transistor is een apparaat dat stroom door laat of juist niet doorlaat zolang er een spanning op de gate.
Een single electron transistor is zo precies en zo klein, dat hij per keer maar 1 elektron van de source naar de drain laat stromen.
Een single electron transistor is zo precies en zo klein, dat hij per keer maar 1 elektron van de source naar de drain laat stromen.
Re: single electron tunneling transistor
is het hetzelfde als een resonant tunneling transistor? Zoja, ik heb er vorig semester iets (weinig) over gezien, als toepassing van tunneling door een potentiaalberg... laat iets weten
Re: single electron tunneling transistor
Bedankt voor de respons, toch nog een paar vraagjes:
Syd, klopt het volgende: Als de spanning op de gate zeer laag is, is het geleidingsvermogen tussen source en drain elektrode zeer laag en stroomt er bijgevolg geen elektrische stroom tussen source en drain. Als de spanning op de gate wordt opgedreven, kan het geleidingsvermogen tussen source en drain elektrode toenemen en zal bij een welbepaalde grenswaarde voor de spanning er wel stroom gaan tussen source en drain.
Andy, ik denk wel dat het hetzelfde is, in elk geval: misschien kun je me wat meer vertellen over "tunneling" en de rol van de energie van het elektron?
Syd, klopt het volgende: Als de spanning op de gate zeer laag is, is het geleidingsvermogen tussen source en drain elektrode zeer laag en stroomt er bijgevolg geen elektrische stroom tussen source en drain. Als de spanning op de gate wordt opgedreven, kan het geleidingsvermogen tussen source en drain elektrode toenemen en zal bij een welbepaalde grenswaarde voor de spanning er wel stroom gaan tussen source en drain.
Andy, ik denk wel dat het hetzelfde is, in elk geval: misschien kun je me wat meer vertellen over "tunneling" en de rol van de energie van het elektron?
Re: single electron tunneling transistor
Tunneling
======
beschouw een elektron met energie E.
Deze nadert een potentiaalberg met hoogte V > E.
ik weet niet of je dit goed kan voorstellen maar als je een tekening maakt ziet het er ongeveer uit zoals dit
uit de kwantummechanica weten we (indien niet, nemen we dit aan) dat een deeltje aan de Schrödingervergelijking voldoet. Deze heeft een "golfkarakter". Tis nogal vervelend om dit allemaal uit te werken, ik leg kort het principe uit. (zoals ik het gezien heb en dus kunnen er zeker en vast fouten in zitten)
Eerst en vooral is het belangrijk de waarschijnlijkheidsdichtheid te definieren:
De waarschijnlijkheidsdichtheid
Voor de functie
ik weet niet of je deze info echt allemaal nodig hebt.
Terug naar ons probleem, die elektron die naar die potentiaalberg (=blokje op de tekening) gaat.
Klassiek gezien kan je niet door die potentiaalberg, het elektron heeft te weinig energie.
Maar via de theorie van kwantummechanica en in het bijzonder die van de Schrödingervergelijking, bekom je een bizar resultaat: Er is een eindige kans om het elektron aan te treffen ná de potentiaalberg. Het is dus mogelijk dat het elektron wél door die potentiaalberg "tunnelt".
Ik weet niet of je dit verstaat, (geen idee op welk niveau je natuurkunde hebt...)
dus het komt erop neer dat een elektron ergens doorkan, waar ge eigenlijk zou verwachten dat ie niet door kan.
Hoe pas je dit nu toe om een transistor te maken (die ofwel iets door laat ofwel niets doorlaat).
Tkomt erop neer dat je twee potentiaalbergen vrij kort op elkaar brengt.
Nu is het zo dat de energie tussen die twee potentiaalbergen gekwantiseerd is, er zijn dus energieniveau's die van elkaar te onderscheiden zijn, het is geen continuum (zoals klassiek je altijd aanneemt). Ook is er een laagste energieniveau, en die is NIET nul. Wanneer het elektron door de eerste potentiaalberg tunnelt, moet hij zeker genoeg energie hebben om overeen te komen met het laagste energieniveau.
de truc is nu om de energie tussen die potentiaalbergen zo te kiezen dat het elektron er helemaal kan doortunnelen, dus door beide potentiaalbergen... hoe ge dit doet, das voor andere keer, als ge dit +/- snapt,
mvg
Andy
======
beschouw een elektron met energie E.
Deze nadert een potentiaalberg met hoogte V > E.
ik weet niet of je dit goed kan voorstellen maar als je een tekening maakt ziet het er ongeveer uit zoals dit
uit de kwantummechanica weten we (indien niet, nemen we dit aan) dat een deeltje aan de Schrödingervergelijking voldoet. Deze heeft een "golfkarakter". Tis nogal vervelend om dit allemaal uit te werken, ik leg kort het principe uit. (zoals ik het gezien heb en dus kunnen er zeker en vast fouten in zitten)
Eerst en vooral is het belangrijk de waarschijnlijkheidsdichtheid te definieren:
De waarschijnlijkheidsdichtheid
\(|\chi|^{2}\)
is de maat voor waarschijnlijkheid dat een deeltje op een bepaalde plaats aan te treffen is. Daarvoor bestaan natuurlijk voorwaarden (integratie over heel het domein geeft 1 als oplossing, zodat je een kansdistributie hebt). Die \(\chi\)
is erg algemeen: ze kan complex zijn, reeel, ... Een betekenis voor \(\chi\)
bestaat niet, maar wel voor \(|\chi|^{2}\)
dus (nl. waarschijnlijkheidsdichtheid). De \(\chi\)
wordt wel vaak weergegeven, op de tekening hierboven ook, eigenlijk was ik niet erg tevreden met de tekening, maar ik vind niet beter. De \(\chi\)
is dus die sinusvormige curve (en een stukje exponentieel dalend in het blokje)Voor de functie
\(\chi\)
geldt volgende vergelijking (Schrodingervergelijking)\(pafgeleide{^{2}\Psi(x,t)}{x^{2}}=\frac{1}{v^{2}}pafgeleide{^{2}\Psi(x,t)}{t^{2}}\)
aangevuld met randvoorwaarden etcetera...ik weet niet of je deze info echt allemaal nodig hebt.
Terug naar ons probleem, die elektron die naar die potentiaalberg (=blokje op de tekening) gaat.
Klassiek gezien kan je niet door die potentiaalberg, het elektron heeft te weinig energie.
Maar via de theorie van kwantummechanica en in het bijzonder die van de Schrödingervergelijking, bekom je een bizar resultaat: Er is een eindige kans om het elektron aan te treffen ná de potentiaalberg. Het is dus mogelijk dat het elektron wél door die potentiaalberg "tunnelt".
Ik weet niet of je dit verstaat, (geen idee op welk niveau je natuurkunde hebt...)
dus het komt erop neer dat een elektron ergens doorkan, waar ge eigenlijk zou verwachten dat ie niet door kan.
Hoe pas je dit nu toe om een transistor te maken (die ofwel iets door laat ofwel niets doorlaat).
Tkomt erop neer dat je twee potentiaalbergen vrij kort op elkaar brengt.
Nu is het zo dat de energie tussen die twee potentiaalbergen gekwantiseerd is, er zijn dus energieniveau's die van elkaar te onderscheiden zijn, het is geen continuum (zoals klassiek je altijd aanneemt). Ook is er een laagste energieniveau, en die is NIET nul. Wanneer het elektron door de eerste potentiaalberg tunnelt, moet hij zeker genoeg energie hebben om overeen te komen met het laagste energieniveau.
de truc is nu om de energie tussen die potentiaalbergen zo te kiezen dat het elektron er helemaal kan doortunnelen, dus door beide potentiaalbergen... hoe ge dit doet, das voor andere keer, als ge dit +/- snapt,
mvg
Andy
Re: single electron tunneling transistor
Andy, ik wacht vol spanning op het vervolg (nu al bedankt voor de moeite)
ads
Re: single electron tunneling transistor
Weljah, als je het vorige begrijpt, dan ist al goed, want nu begint het (voor mij toch) wat ingewikkelder te worden...
das een tekeningetje van die twee potentiaalbergen
de energie levels in quantumdot zijn eigenlijk te hoog voor het elektron
wat doet ge, ge legt een spanning aan over die twee metalen contactpunten
hierdoor daalt de ene potentiaal en daardoor daalt ook gedeeltelijk (lineair is beter woord) de potentiaal tussen de twee potentiaalbergen.
Doordat die energie daalt, kan het elektron tunnelen tot tweemaal toe en loopt er stroom door.
Wanneer je niet genoeg potentiaal aanlegt, zal er niet genoeg energie zijn en zal er geen stroom door lopen....
tprobleem zit hem hier vooral in dat ge een goed idee moet hebben van potentiaal, hoe ge die verlaagt enzo, alleja, kweetnie op welk niveau ge natuurkunde hebt (maar waarsch vrij hoog als ge vorige post toch klein beetje begrijpt)
als ge da snapt , merkte wel dat het klopt....
dan heb ik nog ander tekeningetje, en daar heeft men een extra metalen contactpunt bevestigd... deze zorgt dan nog voor een verlaging. Daar was het principe dat ge een lage spanning derover zet en hogere spanning deruit krijgt
hoe dat werkt, weet ik niet echt goed, maar mss kan je zelf iets verzinnen....
mvg,
Andy
das een tekeningetje van die twee potentiaalbergen
de energie levels in quantumdot zijn eigenlijk te hoog voor het elektron
wat doet ge, ge legt een spanning aan over die twee metalen contactpunten
hierdoor daalt de ene potentiaal en daardoor daalt ook gedeeltelijk (lineair is beter woord) de potentiaal tussen de twee potentiaalbergen.
Doordat die energie daalt, kan het elektron tunnelen tot tweemaal toe en loopt er stroom door.
Wanneer je niet genoeg potentiaal aanlegt, zal er niet genoeg energie zijn en zal er geen stroom door lopen....
tprobleem zit hem hier vooral in dat ge een goed idee moet hebben van potentiaal, hoe ge die verlaagt enzo, alleja, kweetnie op welk niveau ge natuurkunde hebt (maar waarsch vrij hoog als ge vorige post toch klein beetje begrijpt)
als ge da snapt , merkte wel dat het klopt....
dan heb ik nog ander tekeningetje, en daar heeft men een extra metalen contactpunt bevestigd... deze zorgt dan nog voor een verlaging. Daar was het principe dat ge een lage spanning derover zet en hogere spanning deruit krijgt
hoe dat werkt, weet ik niet echt goed, maar mss kan je zelf iets verzinnen....
mvg,
Andy
Terug naar “Kwantummechanica en vastestoffysica”
