Detectando electrones a medida que atraviesan la brecha de banda de una unión P-N

Se hace fácilmente. La polarización inversa de la unión de la base emisora de un transistor NPN es conocida como un generador de ruido barato y bastante bueno. Vea enlace como ejemplo, pero si busca el generador de ruido de polarización inversa en Google, obtendrá muchas visitas.

Y el problema no es tanto amplificar los electrones aleatorios como reducir el número a un nivel en el que es posible contar electrones individuales. En realidad, esto no se hace. En su lugar, el enfoque estándar es acoplar la tensión de ruido en AC y buscar cero cruces de la señal detectada.

Lo que estás describiendo se llama Zener Diode . Sin embargo, es probable que no pueda obtener una corriente de túnel apreciable de un BJT común, ya que los niveles de dopaje son tan bajos que las regiones de agotamiento serán grandes, lo que dará una corriente de túnel baja. Cualquiera que sea el túnel que obtengas, quedará inundado por el ruido térmico.

Las personas han creado generadores de números aleatorios a partir de diodos Zener. Para que la corriente de tunelización sea realmente significativa, debe aumentar el sesgo inverso e ingresar a una región llamada "Desglose Zener". Un BJT estándar ingresará al Desglose de la avalancha (la energía de los electrones libres llega a ser lo suficientemente alta como para liberar más electrones) antes de que se acerque al Desglose Zener.

Aquí hay un enlace a alguien que creó un generador de números aleatorios utilizando Avalanche Breakdown: Avalanche Breakdown RNG El diseño de Zener Breakdown sería ser similar (pero necesitarías un diodo Zener).

¡Buena suerte!

La tunelización no tiene que ver con los electrones que pasan a través del intervalo de banda. Eso es excitación electrónica. Tomemos Silicon (porque es un material para el que puedo recordar las cifras): bandgap es 1.1ev. El intervalo de banda es la diferencia en los niveles de energía entre la parte inferior de la banda de conducción y la parte superior de la banda de valencia. Por lo tanto, para mover el electrón desde la banda de valencia a la banda de conducción, se requiere que el electrón reciba una energía extra mínima de 1.1 eV. La tunelización tiene que ver con el movimiento de izquierda a derecha (no verticalmente) que se basa en las funciones de onda de probabilidad y probabilidad, que definen la posición del electrón.