{"id":296,"date":"2018-04-23T07:45:01","date_gmt":"2018-04-23T07:45:01","guid":{"rendered":"http:\/\/www.milq.info\/?page_id=296"},"modified":"2026-01-20T10:47:40","modified_gmt":"2026-01-20T09:47:40","slug":"m47_nachweis_des_tunnelstroms","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.milq.info\/en\/m47_nachweis_des_tunnelstroms\/","title":{"rendered":"Nachweis des Tunnelstroms"},"content":{"rendered":"<div id=\"bsf_rt_marker\"><\/div><p><\/p>\n<div id=\"content\">\n<div id=\"gpx_content\" class=\"filenum-85 cf\">\n<div class=\"GPAREA filetype-text\">\n<p>Artikel von GANZ in Didaktik der Physik &#8211; Vortr\u00e4ge und Tagungen 1988 (89), S. 612-616<\/p>\n<p>Im Folgenden wird eine kurze Zusammenfassung des Artikels gegeben:<\/p>\n<p>Eine Apparatur zum Nachweis des Tunnelstroms kann mit relativ geringem Aufwand realisiert werden. Um die Apparatur gegen Ersch\u00fctterungen zu sch\u00fctzen werden mehrere Metallplatten, die durch elastische Zwischenlagen voneinander getrennt sind aufeinander gestapelt. Der Aufbau erkl\u00e4rt sich durch folgendes Schaltbild:<\/p>\n<div><img decoding=\"async\" title=\"Blockschaltbild des mechanischen und elektronischen Aufbaus\" src=\"\/data\/_uploaded\/image\/stories\/Abb119.gif\" alt=\"\" \/><\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<div>Abb. 11.9: Blockschaltbild des mechanischen und elektronischen Aufbaus<\/div>\n<p>Die Oberfl\u00e4che der Tunnelkontakte besteht aus Gold, der Abstand zwischen Elektrode und Nadelspitze ist nur einige Angstr\u00f6m breit. Zwischen den Elektroden liegt eine Spannung von etwa 200 mV an, wobei der positive Pol der Elektrode mit der spitzen Elektrode verbunden ist. Die Breite der Tunnell\u00fccke wird mit dem Piezotranslator eingestellt. \u00dcber einen Verst\u00e4rker und einen integrierenden Regler wird die Spannung laufend am Piezotranslator so eingestellt, dass der Tunnelstrom einen stabilen, voreingestellten Sollwert von einigen Mikroampere beibeh\u00e4lt. Ein Zeitschalter trennt alle 20 ms den Regler f\u00fcr Regler f\u00fcr etwa 10 ms vom Eingangssignal ab und startet einen S\u00e4gezahgenerator, der eine Spannungsrampe erzeugt, die zum Ausgangssignal des Reglers addiert wird. Durch dieses Signal wird die Tunnell\u00fccke zeitlinear um einige Angstr\u00f6m vergr\u00f6\u00dfert. Die zum Tunnelstromproportionale Ausgangsspannung des Verst\u00e4rkers wird dem einen Eingangssignal eines Oszilloskops zugef\u00fchrt, w\u00e4hrend sie den zweiten Eingangskanal erst nach Durchlaufen eines Logarithmieres erreicht. Die Zeitablenkung des Oszilloskops wird durch einen Triggerimpuls gestartet. Auf dem Bildschirm des Oszilloskops wird damit gleichzeitig der Tunnelstrom in linearem und logarithmischem Ma\u00dfstab in Abh\u00e4ngigkeit von der Breite der Tunnell\u00fccke dargestellt. Der ann\u00e4hernd lineare Abfall (siehe Skizze) der logarithmierten Kurve \u00fcber drei Stromdekaden steht in \u00dcbereinstimmung mit dem von der Theorie gefordertem Exponentialgesetz. Aus der Steigung der logarithmierten Kurve errechnet sich<\/p>\n<div><img decoding=\"async\" src=\"\/data\/_uploaded\/image\/stories\/Eqn11h.gif\" alt=\"\" \/><\/div>\n<p>Daraus ergibt sich f\u00fcr F mit 2q ~ 1 eV-0,5 A-1 F= 6,31 eV. (In der Literatur wird die Austrittsarbeit f\u00fcr Gold mit 4,7 eV angegeben.)<\/p>\n<div><img decoding=\"async\" title=\"Tunnelstrom in Abh\u00e4ngigkeit von der Breite der Tunnell\u00fccke\" src=\"\/data\/_uploaded\/image\/stories\/tu1.gif\" alt=\"\" \/><br \/>\nAbb. 11.10: Tunnelstrom in Abh\u00e4ngigkeit von der Breite der Tunnnell\u00fccke<\/div>\n<p>Die Variablen sind bei P. Ganz folgenderma\u00dfen belegt: L\u00e4uft ein Teilchen mit der Energie W an der Stelle x = 0 gegen einen Potentialwall der H\u00f6he V<sub>0<\/sub> (mit V<sub>0<\/sub> &gt; W) an, so wird die Schr\u00f6dinger-Gleichung durch<\/p>\n<div><img decoding=\"async\" src=\"\/data\/_uploaded\/image\/stories\/Eqn11i.gif\" alt=\"\" \/><\/div>\n<p>beschrieben. Hat der Wall die Breite a, so ist das Amplitudenverh\u00e4ltnis der Welle vor und hinter dem Potentialwall:<\/p>\n<div><img decoding=\"async\" src=\"\/data\/_uploaded\/image\/stories\/Eqn11j.gif\" alt=\"\" \/><\/div>\n<p>Die Gr\u00f6\u00dfe T entspricht dem Transmissionskoeffizient des Potentialwalls. Bei Elektronen in zwei metallischen Leitern liegt n\u00e4herungsweise diese Potentialform vor, wenn der Abstand a betr\u00e4gt.<\/p>\n<p>Die exponentielle Abh\u00e4ngigkeit des Tunnelstroms von der Barrierenbreite l\u00e4sst sich mit diesem Aufbau zeigen.<\/p>\n<p><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Artikel von GANZ in Didaktik der Physik &#8211; Vortr\u00e4ge und Tagungen 1988 (89), S. 612-616 Im Folgenden wird eine kurze Zusammenfassung des Artikels gegeben: Eine Apparatur zum Nachweis des Tunnelstroms kann mit relativ geringem Aufwand realisiert werden. 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