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科学家修正基尔霍夫电流定律

  科学家们纠正了基尔霍夫现行的法律

  虽然物理定律不能随便推翻,但有时需要修改。基尔霍夫的现行定律由伊利诺伊州伊利诺斯州伊利诺斯大学电子与计算机工程系的Milton von和Little Nick Houlloyak等研究人员通过三端口晶体管激光器的发展进行了修订,基尔霍夫电流定律为1845年由古斯塔夫·基尔霍夫(Gustav Kirchhoff)发现。该法又称节点电流法,其内容是电路中的任何节点,在任何一个时刻,流入节点的电流总和等于流出节点的电流之和。换句话说,所有的输入功率必须完全流出。在一个基本的双极性晶体管中,由于它只有两个电流输入和输出,因此它有可能直接应用该法则。
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伊利诺斯大学的研究人员使用量子阱来修改基极和谐振器的形状,以将晶体管的工作方式从自发辐射转换为受激辐射。晶体管化合物工艺的改变已经改变了器件特性,使其具有接近激光阈值的基本的,潜在可用的非线性特性。三端口晶体管激光器通过将电输入信号组合成两个输出信号(电信号和光信号),结合晶体管和激光器的功能来提供新的信号混合和切换能力。然而,增加光输出的第三端口,在两种能源形式并存的情况下,如何应用电荷守恒定律和能量守恒定律,这是一个意想不到的问题。冯教授说:“我们很困惑,它是如何工作的,这是违背基尔霍夫法律的吗?法律如何适用于光子或光输出?“教授说:”光信号和电信号连接和相关,但在晶体管激光信号和电信号的关系是解除。基尔霍夫法则考虑到电荷平衡,但没有考虑能量平衡,问题是如何将这个法则应用于所有情况,并用电路的语言表达。“最后,三端口晶体管激光器的性能已经促使研究人员对基尔霍夫的评估进行了重新审视和修正,以便它可以用来解释电子和光子,从而将电流定律有效地扩展为电流能量定律。 “应用物理在线”杂志的研究人员发表了相关的模型和支持数据,冯教授说,过去的法律只涉及从给定节点流出的电子,并没有节能的问题,他说:“这是我们第一次看到如何能量参与保存。“
一个基于修改法则的计算机模型匹配从三端口晶体管激光器收集的数据可以非常准确地预测IC的带宽,速度,一个d其他功能。通过研究三端口晶体管激光器中的电子,光子和半导体的行为,研究人员将能够开发该器件在高速信号处理,集成电路,光通信和超级计算中的广泛应用。 (来源:科技日报茂立)点击

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