Skip to main content

Wat is een tunnelverbinding?

Een tunnelverbinding is een punt waar twee verschillende elektrisch geleidende of magnetische materialen samenkomen, meestal gescheiden door een dunne barrière, met als doel elektronen van het ene materiaal aan het andere door te geven.Het bepalende aspect van een tunnelverbinding is dat mechanisch gezien de elektronen te zwak zijn om de junctiebarrière door te dringen, maar dit toch doen, hoewel een principe genaamd Quantum Tunneling.Tunnelverbindingen zijn nuttig in veel snelwerkende elektronische apparaten, zoals flash-geheugenchips, waardoor de efficiëntie van fotovoltaïsche cellen wordt verhoogd en de constructie van extreem snelle diodes in staat om te reageren bij hogere frequenties dan anders mogelijk zou zijn.

Het principe van kwantumTunneling, waarop de werking van alle tunnelverbindingen is gebaseerd, is vastgesteld op theorieën van kwantummechanica.Deze theorieën stellen dat hoewel wiskundig een elektron de actieve mechanische energie mist om de opgeslagen energie van een bepaalde barrière te passeren, de kansen van een gegeven elektron die de barrière overtreedt, hoewel extreem klein, niet nul zijn.Aangezien het passeren van een elektron hoewel een duidelijk superieure barrière normaal niet wiskundig of mechanisch mogelijk is, maar desalniettemin bestaat, hebben wetenschappers vermoed dat het elektron dit bereikt als het resultaat van een kwantummechanica-theorie die dualiteit van golfdeeltjes wordt genoemd.De dualiteitstheorie van deeltjes stelt dat alle vormen van materie, elektriciteit in het geval van een tunnelverbinding, tegelijkertijd in twee afzonderlijke staten bestaan.Ten eerste bestaat de materie als een deeltje, zoals een elektron, dat een bepaalde hoeveelheid actieve mechanische energie heeft vanwege zijn massa en snelheid.Ten tweede bestaat de materie als een golfvorm, die werkt en trilt met een bepaalde frequentie.

Als gevolg van dualiteit van golfdeeltjes, heeft een elektron mogelijk niet de actieve mechanische energie om door een barrière te gaan;Op een voldoende voldoende frequentie kan het echter voldoende golfvormenergie hebben om door de barrière te gaan.Op een voldoende voldoende frequentie kan de golfvormenergie van een elektron letterlijk trillen door de laagfrequente barrière in een actie die kwantumtunneling wordt genoemd.Als gevolg van de zeer hoge frequenties die betrokken zijn bij kwantumtunneling, gebeuren de acties van de betrokken elektronen extreem snel, waardoor een apparaat dat een tunnelverbinding gebruikt, extreem snel kan werken.Deze snelheid kan vervolgens worden gebruikt om de werking van elektrische apparatuur te versnellen of op het detecteren, identificeren en reageren op zeer snel bewegende vormen van energie zoals lichtgolven.

In de praktijk worden tunnelverbindingen voornamelijk gebruikt in elektronica.Ze bieden de snelheid voor het lezen en schrijven van en naar flashgeheugen, staan de vervaardiging van extreem snelle oscillatoren toe die de operationele snelheid van computers verhogen en de constructie van wetenschappelijke instrumenten mogelijk maken die kunnen detecteren en in high-laad omgevingen kunnen.

De tunnelverbinding kan ook worden gebruikt om te interageren met lichte energie en is betrokken bij een aantal lichtgerelateerde onderzoeksprojecten.In onderzoek van schone energie wordt het opgenomen in zeer efficiënte zonnecellen, waarbij de hoge operationele frequenties het mogelijk maken om meer energie te vangen dan conventionele cellen uit dezelfde hoeveelheid licht.Het wordt ook gebruikt in combinatie met supergeleiders om detectoren te produceren die vergelijkbaar zijn met die welke worden gebruikt in digitale camera's, met uitzondering dat ze ultraviolet, röntgenfoto's en vele andere soorten golfvormenergieën en straling kunnen zien.