Tünel Elektronları
Teorik bir bakış açısından, bir tünel elektronu, örneğin bir taramalı tünelleme mikroskobu ölçümünde, iki sonsuz metal ucu ve bir vakum bariyerinden ve isteğe bağlı olarak bir molekül veya bir kümeden oluşan bir arayüzden oluşan bir sistemin parçasıdır. Sonsuz kurşunlardan farklı özelliklere sahip atomlar içerir.
Sistemin açık olduğu söylenebilir, yük taşıyıcıların sayısı sabit değildir ve denge dışında, uygulanan potansiyel ve yük taşımanın kendileri sistem içinde kutuplaşmalar ve uyarımlar getirir.
Böyle bir sistemin teorik tanımı son yıllarda önemli ölçüde ilerlemiştir; bugüne kadarki en kapsamlı açıklama, Lippman-Schwinger denkleminin kendi kendine tutarlı bir çözümüne veya dengesiz fonksiyon yaklaşımına dayanmaktadır.
Örneğin bir molekül-yüzey arayüzü içindeki elastik olmayan etkiler, vakumdan yüzey substratına giden çoklu elektron yolları dikkate alınarak dahil edilebilir.
Vakum bariyerinin kendi içinde, elastik olmayan etkiler önemsiz bir rol oynar. Burada, taramalı tünelleme mikroskobundaki çoğu deneyde olduğu gibi, problem, termal dengede olduğu düşünülen iki uç (S yüzeyi ve T ucu) arasındaki tünelleme akımının açıklamasına indirgenebilir.
Devrenin öngerilim potansiyeli bu durumda, μS ve μT ile sembolize edilen yüzey ve uç sisteminin kimyasal potansiyellerinin bir modifikasyonu ile tanımlanır. Bu, tünel açma problemini Landauer–Bütiker formülasyonuna indirger.
Burada f, Fermi dağılım fonksiyonunu, GR(A)(E) bariyerin geciktirilmiş (gelişmiş) fonksiyonunu ve ΓS,ΓT sırasıyla yüzey ve uç temaslarını ifade eder. Gecikmiş ve gelişmiş kendi kendine enerji yüzey ve uç terimlerinin farkına karşılık gelirler; onları yüzeyin spektral fonksiyonu AS(T) ile olan ilişkilerine göre tanımlarız.
Şu anda, bu denklemler yerel baz kümeleri içinde ve bir matris gösteriminde değerlendirilmektedir. Teorik bir bakış açısından bu, ya iki yüzeyin elektronik özelliklerini yerelleştirilmiş bir gösterimde temsil etmeyi ya da çoğu yoğunluk fonksiyonel yönteminin düzlem-dalga temel setini yerel bir temele dönüştürmeyi gerektirir.
Yüzey dalga fonksiyonlarının vakum kuyrukları çok hızlı bozunduğundan, yerel temel setlerin kullanılması tünel açma bariyerindeki sayısal doğruluğu tehlikeye atar: bu durumda sabit akım konturları yüzeye çok yakındır.
Aşağıdaki sunum, Dyson denkleminin akıllıca uygulanmasıyla bu sınırlamanın kaldırılabileceğini ve tünelleme akımının ve etkileşim enerjisinin daha sonra bir düzlem-dalga temel kümesi içinde ve genel sistem gibi kırık yanal simetriye sahip bir sistem için hesaplanabileceğini göstermektedir.
Vakum bariyerinin İşlevi
Bu noktada, iki sistemin elektronik öz durumlarına dayanan bir gerçek uzay temsilinde verilen, iki yüzeyin işlevlerine dayanan problemin bir formülasyonunu sunuyoruz. Tanımlanan çoklu saçılma formalizminin gerçek uzayda nasıl değerlendirilebileceğini ve bunun tünel açma probleminin pertürbasyon genişlemesiyle nasıl ilişkili olduğunu gösteriyoruz. Yüzeyin bir özvektör açılımı ile başlıyoruz ve verilen Green fonksiyonlarının ucunu veriyoruz.
Bu bölüm boyunca dalga fonksiyonları ψ ve χ yoğunluk fonksiyonel hesaplamasından kaynaklanan sırasıyla yüzey ve ucun Kohn-Sham durumlarını gösterir. Sistemin kurulumu gösterilmektedir. Green fonksiyonlarının enerji öz değerleri, uygulanan öngerilim voltajı nedeniyle kaydırılır, böylece Ei = Ei −eV/2, Ej = Ej +eV/2. AS spektral fonksiyonu, elde ettiğimiz yük yoğunluğu matrisini tanımlar.
C bir sabit olduğunda, çift hacim entegrasyonunu gerçekleştiririz. Bu durumda, yüzey durumlarının ortogonalliği, ifadeyi kompakt bir forma indirger.
Bariyerdeki fonksiyonun inşası için, yük yoğunluğunun yüzey ve ucun ayrı ayrı hesaplanmasından bilindiği gerçeğini kullanıyoruz. Zayıf bağlantı limitinde, arayüzün toplam yük yoğunluğu verilir.
Tünel diyot Nedir
Tünel diyot
Tünel diyot çalışma Prensibi
Kuantum tünelleme
Tünel diyot sembolü
Kuantum tünelleme pdf
Varikap diyot sembolü
Kuantum fiziği formülleri
Bu, vakum bariyerinin Green fonksiyonu için sıfır dereceli bir yaklaşımın, yüzey ve uç fonksiyonlarının toplamı olarak oluşturulabileceğini gösterir.
Bu Green fonksiyonunun köşegen elemanları r1 = r2 toplam yük yoğunluğuna eşittir. Köşegen dışı elemanlar r1 à= r2 için, bu seçimin haklı olduğunu iki ayrı tahminle gösteriyoruz.
Yüzey bölgesinde,VT =0veGT ≈0.Tip bölgesinde,VS =0ve GS ≈ 0. Vakum bölgesinde her iki terim de vakum bariyerinin farklı taraflarında merkezli ve üstel olarak azalan fonksiyonların ürünleridir; sonuç olarak diğer terimlerle karşılaştırıldığında çok küçüktürler. Böylece yaklaşık olarak tüm sistem boyunca geçerlidir. İkinci olarak, fonksiyonun iyi bilinen özelliğini yazalım.
Bu formülde yerine koymak aşağıdaki koşulla sonuçlanır: GS(z)GT(z) = 0. Bu, yüzey bölgesinde, GT ≈ 0 olduğundan, tüm sistemde yaklaşık olarak sağlanır; uç bölgesinde, GS ≈ 0 ve vakum bölgesinde, sistemin zıt uçlarında merkezlenmiş iki üstel fonksiyonun bir çarpımı elde ederiz.
Sıfır Dereceli Akım
Şimdi, denge dışı formalizmdeki izi hesaplamak için gerekli tüm bileşenler, gerçek uzay yüzey ve uç dalga fonksiyonları cinsinden verilmiştir. Trace için aşağıdaki ifadeyi elde ederiz.
Aik matris elemanlarının hesaplanması, doğrudan gerçekleştirilemeyen sonsuz uzayda bir entegrasyonu içerir. Hacim integrallerini yüzey integrallerine dönüştürmek için, yüzey ve ucun vakum durumlarının, vakum dinger denklemine uyan, karakteristik bozunma sabitlerine sahip serbest elektron çözümleri olduğu gerçeğini kullanırız.
Bazı önemsiz manipülasyonlardan sonra ve teoremden yararlanarak, bu, hacim integralini ayırma yüzeyi üzerinde bir integrale dönüştürmemizi sağlar.
İlişki yalnızca κ2i à= κ2k ise geçerlidir. Uygulamada, yüzey ve uç iş fonksiyonları genellikle farklı olduğundan, yaklaşımın genelliğini sınırlamaz. Yüzey integrali iyi bilinmektedir; 2/2m evrensel sabitinden ayrı olarak pertürbasyon yaklaşımındaki tünel açma matrisi öğesini tanımlar. Enerji aralığı üzerinden integral alarak, sıfır mertebe yaklaşımında tünelleme akımından elde ederiz.
Bu formülasyondan, elde edilen tünelleme spektrumunun veya dI/dV eğrilerinin, uygulanan öngerilim voltajıyla karesel olarak artacağı görülebilir. Bu aslında spektroskopi deneylerinde gözlenir.
Parantez içindeki ikinci terim, sıfır dereceli saçılma yaklaşımındaki yanlılık bağımlılığını verir, standart Bardeen yaklaşımına yönelik bir düzeltmedir ve sıfır yanlılık sınırında geri kazanılabilir. Bu durumda, Bardeen yönteminin, tam bir saçılma işlemine sıfır yanlılık sınırında sadece sıfır dereceli bir yaklaşım olduğu sonucunu doğrularız.
Bu sonuç ve saçılma teorisi açısından yorumlanması iyi bir şekilde kabul edilmektedir. Burada, arayüzün sıfır dereceli Green fonksiyonu seçiminin haklı olduğunu bir kez daha göstermektedir.
Yenilenebilir Enerjinin Maliyeti
Yenilenebilir enerjinin maliyeti hakkındaki tartışma, bu alanda, başka yerlerde doğal olarak gördüğümüz medeni davranış düzeylerine ulaşmadan önce ne kadar ileri gitmemiz gerektiğini gösteriyor.
Hiç kimsenin çöpünü açık bir şekilde sokakta bırakmaya hakkı yoktur, Almanya’da dört kişilik bir hane için 200 Avro’nun (182 Dolar) üzerinde olan uygun bir şekilde elden çıkarmanın bedeli ödenmelidir. Emisyon şeklindeki enerji atıkları, kıyaslandığında, atmosferi ve çevreyi kirletmek için basitçe dışarı atılabilir.
Yenilenebilir enerji gerçekte olduğundan daha pahalıya mal olsa bile, doğru cevap itiraz etmeden ödemek ve harcama önceliklerimizi buna göre değiştirmek olacaktır. Bu ilke, yenilenebilir enerji ile ilgili tüm maliyet hususlarından önce gelmelidir.
Fosil kaynaklara sürekli güvenmenin tehlikelerini görebilen, ancak yine de bu tehlikeleri önlemenin ticari açıdan uygulanabilir bir önerme olması gerektiğini savunanlar; yenilenebilir kaynakların piyasaya sürülmesinin fosil kaynak tedarikçilerinin zararına olacak şekilde rekabet kurallarını ihlal etmemesi gerektiğini savunanlar: bu tür insanlar 21. yüzyılın ilk yarısında ekonomiyi yerle bir edecektir.
Sonuçta, kendileri için bir tehlikedirler. Yenilenebilir enerji konusuna kaba yaklaşım ve iddiaya göre çok yüksek maliyetler temelinde toplu işten çıkarma, fosil enerji sisteminin bariz başarısızlıklarını haklı çıkarmak için umutsuz bir mazeret arayışını yansıtıyor.
Yol yapımı ve askeri projelerden önce, eski yapılar için sübvansiyonlardan önce ve bireyler olarak pahalı arabalar veya yabancı tatiller satın almadan önce optimal maliyetlendirmeden önce güneş enerjisi geleceğine yatırım yapmayı göze almamız ve bunu ileriye götürmemiz gereken temel ilkeden bağımsız olarak Mevcut finansal kaynakların en iyi şekilde kullanılması isteniyorsa, güneş enerjisi yatırımları vazgeçilmezdir.
Sadece çevresel zarardan kaçınmakla ilgili olmayan çeşitli nedenlerle, güneş enerjisi ve malzemeleri için maliyet hususları, fosil kaynaklarla ilgili olanlardan farklıdır.
Az önce tartışılan ve güneş kaynaklarının potansiyel olarak çok daha yüksek üretkenliğine katkıda bulunan birçok faktör, yalnızca karlılık basitçe geleneksel fosil yakıtlı güç üretimi için geliştirilen ölçümlerin güneş kaynaklarına uygulanmasıyla hesaplanmadığı takdirde maliyet hesaplamalarına yansıtılacaktır. Yanlış önlemler alınmaya devam edildiği sürece güneş kaynakları gerçek ticari değerlerinin altında işlem görecektir.
Güneş ve fosil kaynakları ekonomik verimlilik hesaplamaları temelinde neden karşılaştırılamaz?
Bir enerji kaynağının ekonomik uygulanabilirliğinin yanıltıcı bir şekilde değerlendirildiği, enerji maliyetlerinin herhangi bir verimlilik artışı dikkate alınmaksızın enerji fiyatlarına eşitlendiği şekilde açıklanmıştır. Fiyatı maliyetle eşitlemek, üstü kapalı olarak, bireylerin ve şirketlerin enerji kullanımları üzerinde hiçbir kontrole sahip olmadıklarını varsayar ki bu açıkça saçmadır.
Elektrik tedarikçileri, hem birincil enerji birimi başına daha fazla elektrik üretmek için tesis verimliliğini iyileştirerek hem de mümkünse yedek ısı enerjisi için bir pazar bularak işlettikleri elektrik santrallerinde enerjiyi daha verimli kullanma olanağına sahiptir.
Tüketici, daha verimli kazanlar ve arabalar, daha iyi yalıtım, enerji tasarruflu cihazlar yoluyla ve enerji tüketen faaliyetleri azaltarak enerjiyi daha verimli kullanma alanına sahiptir. Bu aynı zamanda konvansiyonel enerji kullanımının azaltılmasına yönelik çok sayıdaki teklifin izlediği yoldur.
Verimlilik kazanımları, sözde enerji sözleşmesi modelinin de merkezinde yer alır. Bu model kapsamında, bir müşteri şirket, enerji sistemlerinin yönetimini belki on yıllık bir süre için bir yükleniciye devreder. Sözleşme fiyatı, mevcut yıllık enerji faturalarının sözleşme süresi ile çarpılması düzeyinde belirlenir.
Yüklenici daha sonra gerekli sermaye yatırımı da dahil olmak üzere riskleri kendisine ait olmak üzere maliyet düşürücü önlemler uygular. Hizmet kalitesinden ödün vermeden elde edilebilecek maliyet indirimleri ne kadar büyük olursa, yükleniciye getirisi o kadar yüksek olur. Enerjiyi değişken bir maliyet olarak ele almak basitçe iyi bir iş uygulamasıdır.
Bu temel ilke, enerji endüstrisinin sürekli arz iş modeline uymadığından, enerji maliyetlerine ilişkin genel tartışma üzerinde henüz çok az etkiye sahip olmuştur. Enerji tasarrufuna yapılan yatırımın maliyetini yeni elektrik santralleri inşa etme maliyetiyle karşılaştıran en düşük maliyetli planlama analizleri de, kural olarak, enerji tedarikçilerine en yüksek getiriyi birincisinin sunduğunu gösteriyor.
YENİLENEBİLİR enerji kaynakları maliyeti
Karşılaştırmalı birim üretim ve yatırım maliyeti
Jeotermal enerji santrali maliyeti
Elektrik üretim maliyetleri karşılaştırma
Elektrik üretim maliyeti
Biyokütle enerji Santrali maliyeti
Enerji üretim maliyetleri
Doğalgaz çevrim santrali elektrik üretim maliyeti
Bununla birlikte, yenilenebilir enerjinin maliyet esnekliği, fosil enerji kullanılarak elde edilebilecek maliyet indirimlerinin çok ötesine geçer. Nükleer ve fosil enerjinin tek bir maliyet/fayda oranı varken, yenilenebilir enerji kaynakları yeni ekonomik olanaklar sunuyor: binaların kaplaması olarak ikiye katlanan güneş panelleri, bir enerji kaynağı olarak tarımsal artıklar ve diğerleri. Bunlar maliyetlerin düşürülmesi için ek fırsatlar sağlar ve yenilenebilir enerjiye yatırım yapmak operatöre ek gelir bile sağlayabilir.
Bunun gerçekleşmesi için gereken tek şey, bir PV kurulumu operatörünün bağımsız bir enerji girişimcisi olmak için tüketici rolünün dışına çıkabileceğini görmek için bilişsel sıçrama yapmaktır. Bu nedenle, maliyetlerini tam olarak yeni ekipman veya makine satın alırken bir işletme gibi hesaplayabilir ve yatırımlarını olabildiğince esnek ve dolayısıyla mümkün olduğunca karlı bir şekilde gerçekleştirebilirler.
Örneğin bir bilgisayar, belgeleri yazmak veya gözden geçirmek, hesaplamalar yapmak, çizmek, kopyalamak, çevirmek, bilgi iletmek ve almak ve bilgi depolamak için bir araç da olabilir. Kâr amacı güden bir şirket bu bilgisayarı yalnızca sonradan revizyon gerektirmeyen belgeler yazmak için kullansaydı, klasik daktiloya kıyasla maliyeti o kadar yüksek olurdu ki bilgisayarı da kârsız hale getirirdi.
Kârlılık hızla artar, ancak fonksiyonlarının birkaçı veya tamamı kullanıma sunulduğunda, satın alma maliyeti kat kat geri ödenir. Bir yatırımın ekonomik değeri esnekliği ile artar. Maliyetler değişmez değildir, ancak yatırımın özel koşullarına göre de değişir.