Дрейфовый туннельный ток. Распределение Ферми-Дирака.

[Osmiy]

1. Представим себе механический контакт двух алюминиевых пластин. Известно, что такой контакт хорошо пропускает ток, если между пластинами создать даже малейшую разность потенциалов, не смотря на то, что между пластинами есть диэлектрическая оксидная пленка, благодоря туннельному току электронов. Т.е. происходит туннельный пробой тонкой оксидной пленки.
А существует ли туннельный ток в данном случае в отсутсвии разности потенциалов? Я понимаю, что если он есть, то их будет два противоположно направленных, сумма которых будет нулевой. Меня интересует только имеет ли место быть таким "дрейфовым" переходам между пластинками электронов в отсутсвии "принудительной силы".

2. Всем знакомым с распределением Ферми-Дирака, в частности электронов в металле, известно, что при нулевой температуре электроны находились бы в самых низших энергетических состояниях. Т.е. они заполняли бы энергетические уровни плотно, а номер самого верхнего заполненого уровеня равнялся количеству электронов. Соответсвенно вероятность нахождения электронов на уровнях ниже энергии Ферми равна единице, выше-нулю. Т.к. количество уровней велико, а разница энергий соседних уровней мала, то обычно говорят о распределении энергий электронов, а не о распределении электронов по уровням.
Так вот при температуре отличной от нуля в металле появляются электроны, энергии которых выше уровня Ферми, при этом не объясняется толком нигде, что это значит с точки зрения квантовой механики. То ли это повышаются энергии волновых функций электронов, например, за счет взаимодействия волновых функций электронов с тепловыми колебаниями атомов металла, при этом электроны по прежнему всплошную заполняют только самые низшие энергетические фунции. То ли электроны находящиеся на верхних уровнях переходят на более высокие вакантные энергетические уровни. При этом энергетические уровни уже не заполнены непрерывно.
Второй вопрос я задаю, т.к. от это в принципе зависит механизм переходов электронов из одной пластинки в другую.

[Munin]

Osmiy в сообщении #689753 писал(а):

А существует ли туннельный ток в данном случае в отсутсвии разности потенциалов? Я понимаю, что если он есть, то их будет два противоположно направленных, сумма которых будет нулевой. Меня интересует только имеет ли место быть таким "дрейфовым" переходам между пластинками электронов в отсутсвии "принудительной силы".

В этом смысле - есть. Хотя говорят про суммарный ток, а он именно нулевой.

Osmiy в сообщении #689753 писал(а):

Так вот при температуре отличной от нуля в металле появляются электроны, энергии которых выше уровня Ферми, при этом не объясняется толком нигде, что это значит с точки зрения квантовой механики.

Как это, не объясняется? Какие учебники вы читали?

Osmiy в сообщении #689753 писал(а):

То ли это повышаются энергии волновых функций электронов, например, за счет взаимодействия волновых функций электронов с тепловыми колебаниями атомов металла, при этом электроны по прежнему всплошную заполняют только самые низшие энергетические фунции. То ли электроны находящиеся на верхних уровнях переходят на более высокие вакантные энергетические уровни. При этом энергетические уровни уже не заполнены непрерывно.

Второе, конечно. Спектр самих энергетических состояний остаётся тем же, просто некоторые состояния ниже уровня Ферми оказываются не заняты.

На спектр состояний не влияет состояние физической системы. На него влияет только устройство физической системы. Скажем, вид кристаллической решётки, или взаимодействие электронов с фононами.

[Osmiy]

Munin, спасибо.
Т.е. получается, когда электрон самостоятельно туннелирует в соседнию пластинку металла, он попадает на уровень с той же энергией, но обязательно не занятый электроном?
А электрон, который переместиться в обратном направлении, чтобы скомпенсировать заряды в пластинках, в принципе обязан иметь схожую энергию?
Или компенсация теплового баланса может достигаться за счет равенства усредненной энергии всех перешедших электронов, а не обязательного попарного совпадения энергий электронов?

[Grustik]

Почему-то меня не бьёт током, когда я беру в руки пластинку алюминия или другую руку. Странно не находите?

[Munin]

Osmiy в сообщении #689799 писал(а):

Т.е. получается, когда электрон самостоятельно туннелирует в соседнию пластинку металла, он попадает на уровень с той же энергией, но обязательно не занятый электроном?

Да.

Osmiy в сообщении #689799 писал(а):

А электрон, который переместиться в обратном направлении, чтобы скомпенсировать заряды в пластинках, в принципе обязан иметь схожую энергию?

Зачем? Ему достаточно иметь схожий заряд :-)

Osmiy в сообщении #689799 писал(а):

Или компенсация теплового баланса может достигаться за счет равенства усредненной энергии всех перешедших электронов, а не обязательного попарного совпадения энергий электронов?

Да, конечно. Да и не обязательно требовать теплового баланса по электронам. Электроны могут отдать тепловую энергию решётке, а та - обменяется с другой решёткой за счёт теплового контакта.

Grustik
Не лезьте в тему, которая выше вашего понимания.

[Osmiy]

У меня возник такой еще вот такой вопрос.
В моём примере электроны туннелируют через прямоугольный потенциальный барьер. Он симметричен.
А если потенциальный барьер имеет треугольную, например, форму, коэффициент прозрачности барьера для электронов для прямого и обратного туннелирования будет всё равно одинаковым?

[Munin]

Да, всегда одинаковым.