關于電荷的量子化,即電荷的最小單位是電子的電荷量e。在宏觀電路中,由于電子數量極大,電流看起來是連續的。但在微觀層面,比如納米器件或單電子晶體管中,單個電子的移動就會引起可觀測的離散電流。
還要提到散粒噪聲,這是電流離散性的表現之一。當電流非常小時,例如在二極管或晶體管中,電子的隨機到達會導致電流的漲落,這種噪聲就是散粒噪聲,公式里涉及單個電子的電荷和電流的均值。這可能和之前討論的噪聲類型相關,
另外,量子隧穿效應也是一個例子,電子逐個穿過勢壘,導致電流的離散性。這種情況下,電流不再是平滑的,而是由單個事件組成。
大量電子的集體行為在宏觀上表現為連續性,但在極低電流或高頻時離散性變得顯著。
理解電流的離散性特征需要從微觀角度出發,突破傳統“電流連續”的宏觀表象,深入分析電荷的量子化本質及電子運動的隨機性。以下是分步解析:
一、電流離散性的本質
1. 電荷的量子化
2. 電流的微觀定義
電流的本質是電荷的定向流動: