Quantum batteri (1 / 7 steg)

Steg 1: Principen om arbete

Principen om arbetet i Quantum batteriet bygger på kvantmekanik fenomenet elektron tunneldrivning. Mer konkret information om den här processen kan hittas här. Jag kommer att sammanfatta detta fenomen i få ord: rörelse och energi av elektronen beskrivs av dess vågfunktion. Det är lösning av Schrödingerekvationen och det förutspår att i vissa fall kan elektronen tunnel genom potentiella hinder, eller med andra ord - det kan hoppa från en plats till en annan utan energiförlust. De moderna fysiken hävdar att quantum tunneling är den viktigaste mekanismen, som gör att stjärnorna att utstråla ljus - fotonerna genereras inuti kärnan i star tunneln till dess periferi och således friges på utrymme som fri energi. Lite mer nära oss är exempel EEPROM (minne används nästan i varje elektronik enhet idag). En EEPROM chip innehåller en miljoner / miljarder speciella elektroniska enheter kallas FGMOS (flytande gate MOS transistorer), som arbetet bygger på elektron tunneldrivning.

På bilden ovan ges ett tvärsnitt av en FGMOS transistor. Denna bild är tagen av elektronmikroskop med mycket hög förstoring (x 10 000). På bilden kan vara sett två poly (poly-kisel) portarna. Utfärda utegångsförbud för poly1 är den flytande. Det är helt isolerad från alla andra aktiva områden av enheten. Det omges från alla dess håll av hög kvalitet isolator. Under det högra nederkant kan delen av utfärda utegångsförbud för flytande ses att denna isolator lager är mycket tunn. Denna region är den plats där tunneldrivning händer. Över den flytande utfärda utegångsförbud för av FGMOS placeras en eller flera poly-silicon gates (poly2) som inte har någon elektrisk kontakt med flytande grinden. De kallas kontroll gates (en eller flera). Processen för elektronen tunnel till flytande porten anropas på följande sätt (se den andra bilden): mellan chipet substrat (normalt p-typ monocristalline kisel) och kontrollen gate/s relativt hög spänningskälla är ansluten (i FLASH/EEPROM chips denna spänning genereras av särskild avgift pumpar). Elektronerna attraheras av det synts höga elektriska fältet och hoppa igenom tunneln oxid i den flytande gate, laddar det i detta sätt negativt. På den tredje bilden kan ses hur potentialen i utfärda utegångsförbud för flytande ändras med tiden på grund av det ökande antalet tunnlade elektroner inuti den. Eftersom den flytande gaten är helt debiteras isolerade en gång det kan behålla sin laddning under mycket långa perioder (den normala tiden för FLASH och EEPROM minnen är över 10 år!).

Jag skulle inte få djupare inuti denna kvantmekanik process. Jag vill bara nämna, att tunneling elektron flödet från underlaget till den flytande porten (kallas ytterligare tunneling nuvarande) är baserad på några fysiska parametrar för använt material, med beror på styrkan i den tillämpade elektriska arkiverat! och kan förutsägas av formeln Fowler – Nordheim .