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基于量子隧穿效应的麦克风

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量子隧穿效应


在量子力学里,量子隧穿效应(Quantum tunneling effect)指的是,像电子等微观粒子能够穿入或穿越位势垒的量子行为,尽管位势垒的高度大于粒子的总能量。

一个演示电子表面隧穿的基本实验。在此实验中,有一个导电表面和一个导电尖端,它们的表面非常接近。在尖端和表面之间施加电势差。


电势差有助于增加尖端中电子可以跳(穿越)到导电表面的机会。具体公式就不引述了。结论就是,即使是微小的距离变化也将导致隧道电流的显着变化。


02


基于量子隧穿效应的麦克风


利用量子隧穿,有构建具有革命性灵敏度麦克风的可能性。



 通过使用微机电系统(MEMS)技术,可以实现非常尖锐的尖端,该尖端连接到带有内置致动器的悬臂上,从而可以以极小的幅度移动尖端。


使用MEMS技术制造膜片该膜片由于声压而发生极其微小的振动随着膜片的振动,将产生隧穿电流。


这样整体来看,其功能就和麦克风是一样的,把声信号转换为电信号。


当然,这种结构存在许多问题。这种MEMS结构的制造将非常复杂且难以实现,而且成本会非常高。


初步计算表明,使用小于0.5mm x 0.5 mm的膜可以实现大于200 mV / Pa的革命性的麦克风灵敏度。

来源:声学号角
振动电子MEMS
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首次发布时间:2022-09-22
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声学号角
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