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Qu'est-ce qu'une jonction tunnel?

Une jonction de tunnel est un point où se rencontrent deux matériaux électriquement conductrices ou magnétiques différents, généralement séparés par une barrière mince, dans le but de passer des électrons d'un matériau à l'autre.L'aspect déterminant d'une jonction de tunnel est que, mécaniquement parlant, les électrons sont trop faibles pour pénétrer la barrière de la jonction, mais le font de toute façon si un principe appelé tunneling quantique.Les jonctions de tunnel sont utiles dans de nombreux dispositifs électroniques à action rapide, tels que les puces de mémoire flash, l'augmentation de l'efficacité des cellules photovoltaïques et la construction de diodes extrêmement rapides capables de réagir à des fréquences plus élevées que ce ne serait autrement possible.

Le principe de quantumLe tunneling, sur lequel le fonctionnement de toutes les jonctions de tunnel est basé, est établi sur les théories de la mécanique quantique.Ces théories indiquent que même si, mathématiquement, un électron n'a pas l'énergie mécanique active pour traverser l'énergie stockée d'une barrière donnée, les chances d'un électron donné violer la barrière, bien que extrêmement petite, ne sont pas nulles.Comme le passage d'un électron, mais une barrière manifestement supérieure n'est pas normalement possible mathématiquement ou mécaniquement, mais existe néanmoins, les scientifiques ont supposé que l'électron y parvient comme le résultat d'une théorie de la mécanique quantique appelée dualité onde-particules.La théorie de la dualité des particules indique que toutes les formes de matière, l'électricité dans le cas d'une jonction de tunnel, existent simultanément dans deux états distincts.Premièrement, la question existe en tant que particule, comme un électron, qui a une certaine quantité d'énergie mécanique active en raison de sa masse et de sa vitesse.Deuxièmement, la question existe en tant que forme d'onde, qui fonctionne et vibre à une certaine fréquence.

En raison de la dualité ondulée-particules, un électron peut ne pas avoir l'énergie mécanique active pour passer par une barrière;Cependant, à une fréquence suffisamment élevée, il peut avoir suffisamment d'énergie de forme d'onde pour passer à travers la barrière.À une fréquence suffisamment élevée, l'énergie de forme d'onde d'un électron peut littéralement vibrer à travers la barrière à basse fréquence dans une action appelée tunneling quantique.En raison des très hautes fréquences impliquées dans le tunneling quantique, les actions des électrons impliqués se produisent extrêmement rapidement, ce qui permet à un appareil qui utilise une jonction de tunnel pour fonctionner extrêmement rapidement.Cette vitesse peut ensuite être utilisée pour accélérer le fonctionnement de l'équipement électrique ou pour détecter, identifier et réagir aux formes d'énergie très rapides telles que les ondes légères.

En pratique, les jonctions tunnel sont utilisées principalement en électronique.Ils fournissent la vitesse de lecture et d'écriture à et depuis la mémoire flash, permettent la fabrication d'oscillateurs extrêmement rapides qui augmentent la vitesse opérationnelle des ordinateurs et permettent la construction d'instruments scientifiques qui peuvent détecter et fonctionner dans des environnements à haut rayonnement.

La jonction du tunnel peut également être utilisée pour interagir avec l'énergie lumineuse et est impliquée dans un certain nombre de projets de recherche liés à la lumière.Dans la recherche sur l'énergie propre, il est incorporé dans les cellules solaires à haute efficacité, où ses fréquences opérationnelles élevées lui permettent de capturer plus d'énergie que les cellules conventionnelles de la même quantité de lumière.Il est également utilisé conjointement avec les supraconducteurs pour produire des détecteurs similaires à ceux utilisés dans les caméras numériques, à l'exception qu'ils peuvent voir ultraviolet, rayons X et de nombreux autres types d'énergies de forme d'onde et de rayonnements.