Стала фон Клитцинг

Стала фон Клитцинг, R_K = h / e ^ 2 \, , Где h \,постоянная Планка, а e \, - элементарный электрический заряд является универсальной физической сталью с размерностью сопротивления.

В СИ квант сопротивления равна

R_K = \ frac {h} {e ^ 2} \, = 25 812,807 449 Ом.

1. Физическая природа

Такое значение приобретает поперечный магнитосопротивление в квантовом эффекте Холла при определенном значении приложенного магнитного поля. В очень сильном магнитном поле поперечная составляющая магнитопровидности (величины обратной к магнитосопротивления) равна нулю, а, следовательно, поперечное магнитосопротивление бесконечен. В магнитном поле, меньшем определенного значения, поперечный магнитосопротивление скачком изменяется от бесконечности до величины, равной постоянной фон Клитцинг. При дальнейшем уменьшении магнитного поля поперечное магнитопир продолжает уменьшаться прыжками, приравнивая R / n , Где n - целое число в случае целочисленного квантового эффекта Холла.

Поскольку поперечная составляющая магнитопору принимает четко определены, "квантованные" значение, она может служить эталоном, единицей измерения в тех случаях, когда сопротивление системы определяется квантовыми эффектами. Поэтому это сопротивление получил название кванта сопротивления. Кроме поперечного магнитосопротивления в единицах кванта сопротивления измеряется также сопротивление точечной квантового контакта.

В общем, наглядно наибольшее возможное конечное значение сопротивления двумерной системы можно представить себе как сопротивление плоскости, на которой существует только один-единственный путь, через который носитель заряда может перебраться с одной стороны на другую.

Квант электрического сопротивления используется как эталон сопротивления, поскольку его можно надежно реализовать и воспроизвести, и он не зависит от материала проводника и других параметров установки. В 1987 году 18- Генеральная конференция мер и весов приняла конвенциональное определение кванта сопротивления (константы фон Клитцинг), который обозначается R K-90, поскольку оно введено в действие с 1990 года. Размер R K-90, используемый для калибровки сопротивлений, равна 25 812,807 Ом (точно).


2. Другие выражения

Выражение для кванта сопротивления в СИ можно переписать в форме

R_K = \ frac {Z_0} {2 \ alpha}

где \ Alpha - постоянная тонкой структуры, а Z_0 - волновое сопротивление вакуума :

Z_0 = \ sqrt {\ mu_0 / \ varepsilon_0} = 376,73028 Ом,

где \ Varepsilon_0 - диэлектрическая проницаемость вакуума, а \ Mu_0 - магнитная проницаемость вакуума.

В системе СГС формулу для постоянной фон Клитцинг тоже можно представить в таком виде, если принять

Z_0 = \ frac {4 \ pi} {c} ,

где c - скорость света.


3. Дивисть также


Литература

  • Very-Low-Frequency Resonance of MOSFET Amplifier Parameters, Solid-State Electronics, Vol.37, No.10, pp. 1739-1751, 1994.
  • Very-Low-Frequency (VLF) Investigations of the MOSFET's High-order Derivatives, Solid-State Electronics, Vol.38, No.3, pp. 661-671, 1995.