Tha mòran de dhaoine neo-litearra den bheachd gur e dìreach geama matamataigeach a th’ ann am meacanaig quantum gun luach practaigeach. Haha, lorg sinn sinnsear airson chips coimpiutair, feuch an toir thu sùil air an taisbeanadh:
Tha mòran de dhaoine neo-litearra den bheachd gur e dìreach geama matamataigeach a th’ ann am meacanaig quantum gun luach practaigeach. Haha, lorg sinn sinnsear airson chips coimpiutair, feuch an toir thu sùil air an taisbeanadh:
Stiùirichean, is urrainn dhuinn tuigsinn, insuladairean, is urrainn dhuinn tuigsinn cuideachd. Airson a 'chiad uair, tha fiosaig air mo charaidean a bhith troimh-chèile, agus tha eagal orm gur e semiconductors a th' ann. Mar sin, aisigidh mi na fiachan seo às leth luchd-teagaisg fiosaig gu lèir.
Nuair a bhios dadaman a’ dèanamh cruaidh, tha mòran de eleactronan co-ionann measgaichte ri chèile, ach tha meacanaig quantum den bheachd nach urrainn dha dà eactron co-ionann fuireach san aon orbit. Mar sin, gus casg a chuir air na dealanan sin bho bhith a’ sabaid san aon orbit, bidh mòran orbitals air an roinn ann an grunn orbitals. Le uimhir de orbitals air am brùthadh còmhla, gun fhiosta thig iad nas fhaisge agus bidh iad nan orbitals mòra farsaing. Canar còmhlan lùth ris an t-seòrsa seo de orbit farsaing a chaidh a chruthachadh le bhith a’ brùthadh ri chèile iomadh orbital grinn.
Tha cuid de orbitals farsaing làn de eleactronan, gan dèanamh comasach air gluasad. Tha cuid de orbitals farsaing gu math falamh, a 'leigeil le dealanan gluasad gu saor. Faodaidh dealanan gluasad agus tha coltas gu bheil iad a’ giùlan dealan gu macroscopach. Air an làimh eile, mura h-urrainn dha dealanan gluasad, chan urrainn dhaibh dealan a ghiùlan.
Ceart gu leòr, cumaibh cùisean sìmplidh agus gun luaidh air na bun-bheachdan “còmhlan prìse, làn chòmhlan, còmhlan toirmisgte, agus còmhlan treòrachaidh”. Dèan ullachadh airson fòcas a chuir air a’ chearcall!
Tha cuid de làn orbitals ro fhaisg air orbitals falamh, agus faodaidh dealanan gluasad gun oidhirp bhon làn orbit chun an orbit falamh, a’ leigeil leotha gluasad gu saor. Is e stiùiriche a tha seo. Tha prionnsapal giùlan meatailtean monovalent beagan eadar-dhealaichte.
Ach gu tric tha beàrn eadar dà orbital farsaing, agus chan urrainn dha dealanan a dhol thairis air leis fhèin, agus mar sin chan eil iad a’ giùlan dealan. Ach ma tha leud a’ bheàirn taobh a-staigh 5 ev, le bhith a’ cur lùth a bharrachd ris an dealan faodaidh e cuideachd a dhol thairis air an orbit falamh agus gluasad gu saor thairis air, a tha giùlain. Tha an seòrsa seo de chruaidh le leud beàrn nach eil nas àirde na 5 ev uaireannan giùlain agus uaireannan chan eil, agus mar sin canar semiconductor ris.
Ma tha am beàrn nas àirde na 5 ev, feumaidh e stad a chuir air. Ann an suidheachaidhean àbhaisteach, chan urrainn dha dealanan a dhol tarsainn, rud a tha na insuladair. Gu dearbh, ma tha an lùth mòr gu leòr, gun luaidh air a 'bheàrn de 5 ev, faodaidh eadhon 50 ev ruith troimhe fhathast, leithid dealan àrd-bholtaid a' briseadh tron adhair.
Aig an ìre seo, cha mhòr nach eil an teòiridh còmhlain a chaidh a leasachadh le meacanaig quantum air cumadh. Tha teòiridh a’ chòmhlain a’ mìneachadh gu riaghailteach na h-eadar-dhealachaidhean riatanach eadar stiùirichean, insuladairean, agus semiconductors, a tha an urra ris a’ bheàrn eadar na orbitals làn agus falamh, agus gu h-acadaimigeach, air leud bann-leathann eadar na bannan valence agus giùlain.
Nuair a bhios dadaman a’ dèanamh cruaidh, tha mòran de eleactronan co-ionann measgaichte ri chèile, ach tha meacanaig quantum den bheachd nach urrainn dha dà eactron co-ionann fuireach san aon orbit. Mar sin, gus casg a chuir air na dealanan sin bho bhith a’ sabaid san aon orbit, bidh mòran orbitals air an roinn ann an grunn orbitals. Le uimhir de orbitals air am brùthadh còmhla, gun fhiosta thig iad nas fhaisge agus bidh iad nan orbitals mòra farsaing. Canar còmhlan lùth ris an t-seòrsa seo de orbit farsaing a chaidh a chruthachadh le bhith a’ brùthadh ri chèile iomadh orbital grinn.
Tha cuid de orbitals farsaing làn de eleactronan, gan dèanamh comasach air gluasad. Tha cuid de orbitals farsaing gu math falamh, a 'leigeil le dealanan gluasad gu saor. Faodaidh dealanan gluasad agus tha coltas gu bheil iad a’ giùlan dealan gu macroscopach. Air an làimh eile, mura h-urrainn dha dealanan gluasad, chan urrainn dhaibh dealan a ghiùlan.
Ceart gu leòr, cumaibh cùisean sìmplidh agus gun luaidh air na bun-bheachdan “còmhlan prìse, làn chòmhlan, còmhlan toirmisgte, agus còmhlan treòrachaidh”. Dèan ullachadh airson fòcas a chuir air a’ chearcall!
Tha cuid de làn orbitals ro fhaisg air orbitals falamh, agus faodaidh dealanan gluasad gun oidhirp bhon làn orbit chun an orbit falamh, a’ leigeil leotha gluasad gu saor. Is e stiùiriche a tha seo. Tha prionnsapal giùlan meatailtean monovalent beagan eadar-dhealaichte.
Ach gu tric tha beàrn eadar dà orbital farsaing, agus chan urrainn dha dealanan a dhol thairis air leis fhèin, agus mar sin chan eil iad a’ giùlan dealan. Ach ma tha leud a’ bheàirn taobh a-staigh 5 ev, le bhith a’ cur lùth a bharrachd ris an dealan faodaidh e cuideachd a dhol thairis air an orbit falamh agus gluasad gu saor thairis air, a tha giùlain. Tha an seòrsa seo de chruaidh le leud beàrn nach eil nas àirde na 5 ev uaireannan giùlain agus uaireannan chan eil, agus mar sin canar semiconductor ris.
Ma tha am beàrn nas àirde na 5 ev, feumaidh e stad a chuir air. Ann an suidheachaidhean àbhaisteach, chan urrainn dha dealanan a dhol tarsainn, rud a tha na insuladair. Gu dearbh, ma tha an lùth mòr gu leòr, gun luaidh air a 'bheàrn de 5 ev, faodaidh eadhon 50 ev ruith troimhe fhathast, leithid dealan àrd-bholtaid a' briseadh tron adhair.
Aig an ìre seo, cha mhòr nach eil an teòiridh còmhlain a chaidh a leasachadh le meacanaig quantum air cumadh. Tha teòiridh a’ chòmhlain a’ mìneachadh gu riaghailteach na h-eadar-dhealachaidhean riatanach eadar stiùirichean, insuladairean, agus semiconductors, a tha an urra ris a’ bheàrn eadar na orbitals làn agus falamh, agus gu h-acadaimigeach, air leud bann-leathann eadar na bannan valence agus giùlain.
