Електронна емісія

Відео: Вибухова електронна емісія

Збільшене зображення нитки розжарювання катода газорозрядної лампи з термоемісійним покриттям Електронна емісія - явище обумовленого тепловим рухом вильоту електронів за межі речовини.
Електронна емісія істотне для функціонування вакуумних ламп, в яких електрони випромінюються негативно зарядженим катодом. Для збільшення емісії катод зазвичай підігрівається ниткою розжарення.
Явище термоелектронної емісії було відомо вже в кінці 18 століття. Основні якісні закономірності встановили В. В. Петров (1812), Т. А. Едісон і ін. В тридцятих роках 20 століття були визначені основні аналітичні залежності цього явища.
При нагріванні металу енергетичний розподіл електронів в зоні провідності змінюється. З`являються електрони з енергією, що перевищує рівень Фермі. Незначна кількість електронів може придбати енергію, що перевищує роботу виходу. Такі електрони можуть вийти за межі металу, в результаті чого виникає емісія електронів. Величина струму термоелектронної емісії залежить від температури катода, роботи виходу і властивостей поверхні (рівняння Річардсона-Дешмана):

,



де: j e - щільність струму еміссіі-
A - емісійна стала, яка залежить від властивостей випромінювальної поверхні та яка для більшості чистих металів лежить в межах 40-70 А / см? * K? -
T - абсолютна температура катода-
e - основа натуральних логаріфмов-


e? 0 - робота виходу електрона з металу-
k B - постійна Больцмана.
Наведене рівняння справедливо для металів. Для домішкових напівпровідників існує дещо інша залежність, однак кількісний зв`язок величини струму емісії залишається. Подано рівняння показує, що величина струму емісії залежить від температури катода. Однак при збільшенні температури різко зростає швидкість випаровування матеріалу катода і скорочується термін його служби. Тому катод повинен працювати в строго визначеному інтервалі робочих температур. Нижній поріг визначається можливістю отримання бажаної емісії, а верхній - випаровуванням або плавленням матеріалу.
Суттєво впливає на величину струму емісії зовнішнє електричне поле, яке діє у поверхні катода. Це явище отримало назву ефекту Шотткі. На електрон, що виходить із катода, при наявності зовнішнього електричного поля діють дві сили - електричного тяжіння, яка повертає електрон назад, і зовнішнього поля, прискорює електрон в напрямку від поверхні катода. Таким чином, зовнішнє електричне поле зменшує потенційний бар`єр, в результаті чого знижується робота виходу електронів з катода і збільшується електронна емісія.
Вплив зовнішнього прискорюючи поля особливо сильно проявляється в напівпровідникових катодах з поверхневим покриттям оксидами лужноземельних металів. Напівпровідникові катоди мають шорстку поверхню, тому значно зростає напруженість зовнішнього електричного поля у нерівностей поверхні, що викликає більш інтенсивне зростання струму емісії.
За дослідження термоелектронної емісії в 1928 Оуен Вільянс Річардсон отримав Нобелівську премію з фізики.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!