电子隧道效应（隧道效应）

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1、隧道效应目录 定义 概述 原理 发现者 用途 隧道二极管 隧道巨磁电阻效应 宏观量子隧道效应 　　 　　隧道效应 　　 tunnel effect [编辑本段]定义 　　由微观粒子波动性所确定的量子效应。

2、又称势垒贯穿 。

3、考虑粒子运动遇到一个高于粒子能量的势垒，按照经典力学，粒子是不可能越过势垒的；按照量子力学可以解出除了在势垒处的反射外，还有透过势垒的波函数，这表明在势垒的另一边，粒子具有一定的概率，粒子贯穿势垒。

4、理论计算表明，对于能量为几电子伏的电子，方势垒的能量也是几电子伏 ，当势垒宽度为1埃时 ， 粒子的透射概率达零点几 ；而当势垒宽度为10时，粒子透射概率减小到10-10 ，已微乎其微。

5、可见隧道效应是一种微观世界的量子效应，对于宏观现象，实际上不可能发生。

6、 　　在势垒一边平动的粒子，当动能小于势垒高度时，按经典力学，粒子是不可能穿过势垒的。

7、对于微观粒子，量子力学却证明它仍有一定的概率穿过势垒，实际也正是如此，这种现象称为隧道效应。

8、对于谐振子，按经典力学，由核间距所决定的位能决不可能超过总能量。

9、量子力学却证明这种核间距仍有一定的概率存在，此现象也是一种隧道效应。

10、 　　隧道效应是理解许多自然现象的基础。

11、 [编辑本段]概述 　　在两层金属导体之间夹一薄绝缘层，就构成一个电子的隧道结。

12、实验发现电子可以通过隧道结，即电子可以穿过绝缘层，这便是隧道效应。

13、使电子从金属中逸出需要逸出功，这说明金属中电子势能比空气或绝缘层中低．于是电子隧道结对电子的作用可用一个势垒来表示，为了简化运算，把势垒简化成一个一维方势垒。

14、 　　所谓隧道效应，是指在两片金属间夹有极薄的绝缘层（厚度大约为1nm（10-6mm），如氧化薄膜），当两端施加势能形成势垒V时，导体中有动能E的部分微粒子在E＜V的条件下，可以从绝缘层一侧通过势垒V而达到另一侧的物理现象。

15、 　　产生隧道效应的原因是电子的波动性。

16、按照量子力学原理，在低速情况下，具有能量（动能）E的电子的波长 　　h 　　λ=----------------- 　　√2mE 　　（其中，h——普朗克常数；m——电子质量；E——电子的动能），在势垒V前：若E＞V，它进入势垒V区时，将波长改变为 　　h 　　λ’=---------------------- 　　√2m（E-V） 　　若E＜V时，虽不能形成有一定波长的波动，但电子仍能进入V区的一定深度。

17、当该势垒区很窄时，即使是动能E小于势垒V，也会有一部分电子穿透V区而自身动能E不变。

18、换言之，在E＜V时，电子入射势垒就一定有反射电子波存在，但也有透射波存在。

19、 [编辑本段]原理 　　经典物理学认为，物体越过势垒，有一阈值能量；粒子能量小于此能量则不能越过，大于此能量则可以越过。

20、例如骑自行车过小坡，先用力骑，如果坡很低，不蹬自行车也能靠惯性过去。

21、如果坡很高，不蹬自行车，车到一半就停住，然后退回去。

22、 　　量子力学则认为，即使粒子能量小于阈值能量，很多粒子冲向势垒，一部分粒子反弹，还会有一些粒子能过去，好像有一个隧道，故名隧道效应（quantum tunneling）。

23、可见，宏观上的确定性在微观上往往就具有不确定性。

24、虽然在通常的情况下，隧道效应并不影响经典的宏观效应，因为隧穿几率极小，但在某些特丁的条件下宏观的隧道效应也会出现。

25、 [编辑本段]发现者 　　。

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