tính cho moơt tráng thái spin
Nêu tính dòng đieơn theo chieău quy ước và xét heơ tái moơt tráng thái dừng thì
I1 = - I2 hay viêt cách khác là:
I1 + I2 = 0 (1.18) Vì vaơy, từ hai bieơu thức (1.16) và (1.17) ta có bieơu thức (1.19).
2 1 2 2 1 1 γ γ γ γ + + = f f N (1.19)
Ở đađy, N như là giá trị trung bình đã xử lý cụa các tiêp xúc 1 và 2. Thay kêt quạ này trở lái bieơu thức (1.16) và (1.17) chúng ta có dòng đieơn ở tráng thái dừng: ( ) ( ) [ ε ε ] γ γ γ γ 2 1 2 1 2 1 2 1 I q f f I I − + = − = = h (1.20)
Đađy là dòng đieơn tính tređn moơt mức naíng lượng cho moơt spin. Thực tê, chúng ta sẽ có lớn hơn thê, bởi theo nguyeđn lý Pauli thì có hai tráng thái spin tređn cùng moơt mức naíng lượng. Bieơu thức (1.20) đã làm sáng tỏ moơt cách cơ bạn cơ sở lý luaơn cụa quá trình vaơn chuyeơn đieơn tích qua keđnh phađn tử. Sự toăn tái cụa
dòng đieơn phú thuoơc vào hieơu sô [f1(ε) - f2(ε)]. Xét vị trí các mức naíng lượng trong keđnh phađn tử sẽ có ba trường hợp xạy ra.
• Những mức naíng lượng trong keđnh thâp hơn mức thê đieơn hóa µ1 và µ2 sẽ có f1(ε) = f2(ε) = 1 dăn đên [f1(ε) - f2(ε)] = 0 neđn chúng khođng đóng góp vào quá trình táo neđn dòng đieơn IDS.
• Những mức naíng lượng trong keđnh cao hơn mức thê đieơn hóa µ1 và µ2 có
f1(ε) = f2(ε) = 0 cũng khođng đóng góp vào quá trình táo neđn dòng đieơn IDS.
• Chư có những mức naíng lượng lađn caơn ε, naỉm trong phám vi cách moơt vài giá trị kBT và ở khoạng giữa thê đieơn hóa µ1 và µ2 có f1(ε) ≠ f2(ε) là đóng góp vào quá trình táo neđn dòng đieơn IDS mà thođi.
Như vaơy, đieău kieơn caăn đeơ toăn tái dòng đieơn là có sự khác nhau cụa hàm Fermi ở hai tiêp xúc giữa keđnh phađn tử với hai đieơn cực. Tiêp xúc 1, giữa đieơn cực S với keđnh phađn tử, đóng vai trò bơm đieơn tử vào keđnh, có xu hướng nađng sô đieơn tử trong keđnh từ N leđn moơt sô lớn hơn. Trong khi đó, ở tiêp xúc 2, giữa keđnh phađn tử với đieơn cực D, đóng vai trò kéo đieơn tử ra khỏi keđnh, có xu hướng làm giạm sô đieơn tử trong keđnh xuông. Kêt quạ cuôi cùng là có moơt quá trình vaơn chuyeơn lieđn túc các đieơn tử từ tiêp xúc 1 sang tiêp xúc 2 táo neđn dòng đieơn I ở mách ngoài. Chieău dòng đieơn mách ngoài là chieău vaơn chuyeơn cụa đieơn tích dương, tức là ngược lái với chieău vaơn chuyeơn cụa dòng đieơn tử (bơm và hút) đã phađn tích ở tređn.
Tóm lái, đeơ có quá trình dăn đieơn qua keđnh phađn tử phại có các tráng thái naíng lượng toăn tái quanh E = µ mà các tráng thái đó có theơ là trông hay đaăy trước khi có đieơn áp nguoăn VD được cung câp. Với tráng thái trông, thê phađn cực dương (keđnh dăn lối n), các đieơn tử được phun ra từ tiêp xúc ađm vào keđnh và
ngay sau đó được góp lái bởi tiêp xúc dương. Với tráng thái đaăy, thê phađn cực ađm (keđnh dăn lối p), các đieơn tử trong keđnh được hút ra bởi tiêp xúc dương và ngay sau đó được lâp bù bởi tiêp xúc ađm. Từ đó, dòng đieơn mách ngoài được hình thành.