Audytor.ru

Теплоснабжение "Аудитор"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Термоэлектронная эмиссия

Термоэлектронная эмиссия

Термоэлектронная эмиссия

Термоэлектронная эмиссия, Ричардсона эффект, испускание электронов нагретыми телами (жёсткими, реже — жидкостями) в вакуум либо в разные среды. В первый раз изучена О. У. Ричардсоном в 1900— 1901. Т. э. возможно разглядывать как процесс испарения электронов в следствии их теплового возбуждения.

Для выхода за пределы тела (эмиттера) электронам необходимо преодолеть потенциальный барьер у границы тела; при низких температурах тела количество электронов, владеющих достаточной для этого энергией, мало; с повышением температуры их число растет и Т. э. возрастает (см. Жёсткое тело).

Основной чёртом тел по отношению к Т. э. есть величина плотности термоэлектронного тока насыщения jo (рис. 1) при заданной температуре. При Т. э. в вакуум однородных (по отношению к работе выхода) эмиттеров в отсутствии внешних электрических полей величина j0 определяется формулой Ричардсона — Дэшмана:

Тут А — постоянная эмиттера (для металлов в модели свободных электронов Зоммерфельда: А = А0 = 4pek2m/h3 = 120,4 а/К2см2, где е — заряд электрона, m — его масса, k — Больцмана постоянная, h — Планка постоянная), Т — температура эмиттера в К, — средний для термоэлектронов различных энергий коэффициент отражения от потенциального барьера на границе эмиттера; ej — работа выхода. Испускаемые электроны имеют Максвелла распределение начальных скоростей, соответствующее температуре эмиттера.

При Т. э. в вакуум электроны образуют у поверхности эмиттера объёмный заряд, электрическое поле которого задерживает электроны с малыми начальными скоростями. Исходя из этого чтобы получить ток насыщения между эмиттером (катодом) и коллектором электронов (анодом) создают электрическое поле, компенсирующее поле объёмного заряда. На рис. 1 продемонстрирован вид вольтамперной характеристики вакуумного диода с термоэлектронным катодом.

Плотность тока насыщения j0 достигается при разности потенциалов V0, величина которой определяется Ленгмюра формулой. При VV0 ток ограничен полем объёмного заряда у поверхности эмиттера. не сильный повышение j при VV0 связано с Шотки эффектом. Рис. 1 говорит о том, что термоэлектронный ток может протекать и в отсутствии внешних эдс. Это говорит о возможности создания вакуумных термоэлектронных преобразователей тепловой энергии в электрическую.

Читайте так же:
Автоматические выключатели с тепловым расцепителем каталог

Во внешних электрических полях с напряжённостью Е ³ 106— 107 в/см к Т. э. добавляется туннельная эмиссия и Т. э. переходит в термоавтоэлектронную эмиссию.

Величину j для металлов и собственных полупроводников можно считать линейно зависящей от Т в узких промежутках температур DT вблизи выбранного T0: j(T) = j(T0) + a(T— T0), где a — температурный коэффициент j в разглядываемом промежутке температур DT. В этом случае формула (1) возможно написана в виде:

j0 = ApT2 ехр (— еjр/направляться), (2)

где Ap= А (1—) ехр (—ea/k) именуется ричардсоновской постоянной эмиттера (однородного по отношению к работе выхода); еjр = j(Т0) — aT0; еj0 именуется ричардсоновской работой выхода. Так как в промежутке температур от Т = 0 до Т = Т0 a не сохраняет постоянной величины, то ричардсоновская работа выхода отличается от подлинной работы выхода электронов при температуре Т = 0 К. Величины Ap и еjр находят по прямолинейным графикам зависимости: In (j0/T2) = f (1/T)(графикам Ричардсона). У примесных полупроводников зависимость j(T) более сложная, и формула для j0 отличается от (2).

Дабы исключить входящие в формулу (1) малоизвестные для большинства эмиттеров величины А и , зависящие не только от материала эмиттера, но и от состояния его поверхности (определяются экспериментально), формулу приводят к виду:

j = A0T2exp [—ejпт (Т)/кТ]. (3)

Работа выхода еjпт (Т) слабо отличается по величине от подлинной работы выхода эмиттера ej(T), но просто определяется по измеренным размерам j0 и Т; её именуют работой выхода по полному току эмиссии. Величина еjпт (Т) есть единственной чёртом термоэмиссионных особенностей эмиттера, и её знания достаточно для нахождения j0(T) (рис. 2).

Однородными по j эмиттерами являются грани совершенных монокристаллов как чистые, так и покрытые однородными плёнками др. вещества. Большая часть употребляемых в практике эмиттеров не однородны, а складываются из пятен с разными j (эмиттеры поликристаллического строения; со структурными недостатками; двухфазные плёночные и др.). Контактные разности потенциалов между пятнами приводят к появлению над эмиттирующей поверхностью контактных полей пятен.

Читайте так же:
Теплоотражающий костюм ток 200 назначение

Эти поля создают дополнительные преграды для эмиссии электронов с пятен, где работа выхода меньше, чем средняя по поверхности, и приводят к аномальному эффекту Шотки. Для описания Т. э. неоднородных эмиттеров в формулу (1) вводят усреднённые эмиссионные характеристики.

Для получения токов громадных плотностей, постоянных во времени, требуются эмиттеры с малыми j и с громадными теплотами испарения материала; во многих случаях к термоэлектронным эмиттерам предъявляются особые требования (химическая пассивность, коррозионная стойкость и др.). Высокой термоэмиссионной свойством владеют так именуемые действенные катоды (оксиднобариевые, оксидноториевые, гексабориды щелочноземельных и редкоземельных металлов и др.) и кое-какие металлоплёночные катоды (к примеру, тугоплавкие металлы с плёнкой щелочных, щёлочноземельных и редкоземельных металлов).

Т. э. лежит в базе действия многих электровакуумных и устройств и газоразрядных приборов.

Лит.: Рейман А. Л., Термоионная эмиссия, пер. с англ., М.— Л., 1940; Гапонов В. И., Электроника, т. 1, М., 1960; Добрецов Л. Н., Гомоюнова М. В., Эмиссионная электроника, М., 1966; Кноль М., Эйхмейер И., Техническая электроника, пер. с нем., т. 1, М., 1971; Херинг К., Николье М., Термоэлектронная эмиссия, пер. с англ., М., 1950; 3андберг Э. Я., Ионов Н. И., Поверхностная ионизация, М., 1969; Фоменко В. С., Эмиссионные особенности материалов, К., 1970.

Читать также:

Термоэлектронная эмиссия

Связанные статьи:

Туннельная эмиссия (автоэлектронная, холодная, электростатическая, полевая), испускание электронов жёсткими и жидкими проводниками под действием внешнего…

Электронная эмиссия, испускание электронов поверхностью жёсткого тела либо жидкости. Э. э. появляется в случаях, в то время, когда под влиянием внешних…

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector