18129

Вплив зовнішнього електричного поля на термоемісію катоду

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Вплив зовнішнього електричного поля на термоемісію катоду Для того щоб визначити струм емісії катода необхідно зібрати елементарну схему що містить вікуумний діод ВД й джерела живлення з вимірювальними приладами. Діод має пряморозжарюваний W катод 1 і анод 2. ...

Украинкский

2013-07-06

188.56 KB

1 чел.

Вплив зовнішнього електричного

поля на термоемісію катоду

  Для того, щоб визначити струм емісії катода необхідно зібрати елементарну схему, що містить вікуумний діод (ВД) й джерела живлення з вимірювальними приладами. Діод має пряморозжарюваний W катод (1) і анод (2). (3) – охоронні кільця. Вони необхідні для того, щоб струм емісії вимірювався лише анодом (2), в межах якого температура катоду рівномірна по всій довжині (вона не спотворена тепловідводом на кінцях катоду). Міліамперметр реєструє лише струм емісії з частини катоду, що розміщена всередині аноду. Густина струму емісії j- це відношення анодного струму Ia до площі поверхні катоду S, з якої відбирається струм на анод:

Якщо при Ткатоду = const збільшувати анодну напругу Ua, то міліамперметр будe показувати ріст анодного струму Ia. Графік залежності  є вольт-амперною характеристикою діоду. Вигляд ВАХ такий:

На рис. Ie0 – струм емісії катоду при анодній напрузі Ua=0.

При анодний струм Ia стає рівним струму емісії катоду Ie, тобто при цій напрузі всі емітовані катодом електрони досягають аноду. Подальше збільшення Ua не повинно супроводжуватися ростом Ia, оскільки емісія катоду використана повністю. Повинно бути так зване насичення струму емісії. Ось це значення струму емісії й використовується в методі прямих Річардсона.

     Але на практиці ріст Ua за умови , призводить до подальшого зростання Ia, хоча й більш слабкому (ділянка ВАХ ab). Чому ж це відбувається?

     Ми знаємо, що на межі тверде тіло – вакуум є потенціальний бар’єр такого виду:

Нехай тепер поблизу поверхні катоду діє зовнішнє прискорююче електричне поле, тобто поле, що є протилежним до поля кулонівських сил (сил дзеркального відображення). Розподіл потенціалу такого поля V(x) має вигляд прямої лінії (див. рис.). Це поле, діючи на електрони з силою e, зменшує на величину ex роботу, яку здійснює електрон при переміщенні на відстань х від катоду.

(Тут  , де d - відстань анод-катод, V- різниця потенціалів між катодом і анодом). Результат дії прискорюючого поля – зовсім інша форма потенціального бар’єру (крива (3) на рис.): він став нижче на величину і вужче – електрон долає бар’єр не до ∞ , а до відстані Xk.В цьому місці сила дзеркального відображення дорівнює силі прискорюючого поля:

Висота потенціального бар’єру Ea при відсутності поля:

  (*)

Висота потенціального бар’єру коли поле є :

Тоді :         

Підставивши сюди значення Xk, яке знайдено з (*):    ,

отримаємо:    (на таке значення зменшується потенціальний бар’єр).

Тоді:                        

  ,

 ,   

 ,

 ,

звідки:         

 

    , але у нас робота виходу знижена на величину дельта , тобто маємо , тому   , де

Отримали рівняння, що носить ім”я Шотткі, бо він перший його отримав. Таким чином, зростання анодної напруги Ua обов’язково призводить до зростання густини струму емісії (бо , де d- відстань анод-катод).

  Якщо ВАХ побудувати в координатах Шотткі при , то в області насичення струму емісії будемо мати пряму лінію:

З рис. видно, що . Це означає, що при більш низьких температурах катоду вплив зовнішнього електричного поля на емісію більш помітний. Доречі, в методі повного струму в рівняння Річардсона-Дешмана треба вводити значення струму емісії j01 або j02 відповідно до температури, щоб знайти роботу виходу для електронів.

– логарифм густини струму емісії у відсутності поля на катоді.

  Треба зазначити, що при сильних електричних полях струм емісії зростає швидше, ніж це потребує рівняння Шотткі. Справа в тому, що коли виводилося це рівняння, то коректно враховувалося лише зниження потенціального бар’єру і не бралося до уваги його звуження.

Помітне звуження потенціального бар’єру відбувається при полях В/см і включається в дію так званий тунельний ефект. При , хкрит =10-7см, що близько до постійної градки кристалу.

Ефект Шотткі в напівпровідниках

     В металах кількість вільних електронів дуже висока: ~ 6*1022 см-3 коли метал одновалетний. Тому поле в метал практично не проникає, так як силові лінії електричного поля закорочуються на цих зарядах. В напівпровідниках – зона провідності. Тому поле проникає вже помітно: на , тобто практично на 1 мкм. Це означає, що межа застосування рівняння Шотткі для напівпровідників вужча. Для них .

Глибина проникнення силових ліній електричного поля на якій заряди перехоплюються ці силові лінії і екранують внутрішні області твердого тіла від подальшого проникнення цього поля, називається радіусом екранування Дебая-Гюккеля:

Е  - напруженість електричного поля

neконцентрація електронів в твердому тілі

Проникнення поля в напівпровідник викривляє зони поблизу поверхні. Тобто при сильному полі у напівпровідниках змінюється і зовнішня, і внутрішня роботи виходу.

 

, – на такі значення зменшується робота виходу

,

,

,

-діелектрична стала,– коефіцієнт, який враховує зменшення сил дзеркального відображення при полі Е.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

39460. Опрос как один из видов социологического исследования. Виды опросов. Понятие выборки 16.67 KB
  Метод опроса очень популярен, так как его легко организовать, это дешево, информация всегда содержательна. Негативные факторы: личность опрашиваемого (он не всегда обладает хорошей памятью, высоким уровнем культуры), качества самого социолога (он может не найти контакт с опрашиваемым), присутствие посторонних, несоблюдение анонимности.
39461. ЦИФРОВЫЕ И МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 10.72 MB
  Цифровые и микропроцессорные устройства : методические указания и задания к курсовому проекту для студентов специальностей 245 01 03 –Сети телекоммуникаций 245 01 02 –Системы радиосвязи радиовещания и телевидения. УДК ББК ISBN Учреждение образования Высший государственный колледж связи 2011 ВВЕДЕНИЕ Курсовой проект по дисциплине Цифровые и микропроцессорные устройства выполняется студентами специальностей 2–01 02 Системы радиосвязи радиовещания и телевидения 2–01 03 Сети телекоммуникаций...
39462. Процессы глобализации. Социальные последствия глобализации 17.18 KB
  Глобализация (в широком значении) – это объективный естественный процесс интеграции человечества в единое целое. Глобализация проявляется в том, что социальные процессы в одной части мира во все большей степени определяют происходящее в др. частях мираов НРП вдоль кабельной линии передачи осуществляется в соответствии с номинальной длиной регенерационного участка РУ для проектируемой ЦСП. При необходимости допускается проектирование укороченных относительно номинального значения РУ которые следует располагать прилегающими в ОП или ПВ так как блоки линейных регенераторов в НРП не содержат искусственных линий ИЛ. Количество НРП на секциях ОП1 ПВ и ОП2 ПВ определяется из выражений:...
39463. Полупроводниковые приборы, логические элементы, узлы ЭВМ 4.74 MB
  Электрическое поле. Напряженность и потенциал поля. Цепи постоянного тока, законы Ома и Кирхгофа. Цепи переменного синусоидального тока. Основные параметры. Мгновенное, действующее и среднее значение переменного тока. Резистивный и емкостной элементы в цепи переменного тока.
39464. Обоснование целесообразности организации поточного производства и выбор вида поточной линии 150.75 KB
  Расчет величины оборотных заделов Определение величины капитальных вложений инвестиций в основные средства. Определение величины капитальных вложений в оборудование. Определение величины капитальных вложений в здания. Определение величины капитальных вложений в транспортные средства.
39465. МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ ПIДСИЛЮВАЧА НИЗЬКОЇ ЧАСТОТИ 514.5 KB
  Провести розрахунок однотактного підсилювача низької частоти на біполярному транзисторі який задовольняє наступним вимогам: 1. Живлення підсилювача здійснюється від випрямлювача. При виборі схеми каскаду вирішальними є слідуючи вимоги: можливо більш проста i надійна схема; низький коефіцієнт гармонік; забезпечення живлення від випрямлювача відсутність вимог по ККД; нормальна робота підсилювача в широкому діапазоні температур. В підсилювачах звукової частоти найчастіше використовуються резистивнi каскади.
39466. Электрочайник 24.5 KB
  Большинство современных электрочайников изготавливаются из пластмассы что позволяет избежать ожогов при прикосновении к закипевшему чайнику а также помогает дольше удерживать высокую температуру воды в нём по сравнению с чайниками из металла. Кроме того они имеют автоматический выключатель на основе биметаллической пластины прозрачное окошко для контроля уровня воды есть не у всех моделей и контактную подставку позволяющую легко и быстро отключить чайник от питающего провода. в результате конвекции нижние прогретые слои воды поднимаются...
39467. Анализ процесса обновления лакокрасочного покрытия автомобиля средствами и методами управления качеством (QFD, FMEA и др.) 71.82 KB
  На первый взгляд многим может показаться что окраска автомобиля дело пяти минут не требующее особых усилий и специальных навыков. Другое дело доверить своего железного коня действительно тем кто занимается покраской кузова и деталей автомобиля профессионально. Кроме всего прочего при окрашивании автомобиля стоит уделять важное и особое внимание самой технологии окраски.
39468. Особенности формирования русской художественной культуры «Золотого века» 178.5 KB
  ЗОЛОТОЙ ВЕК РУССКОЙ КУЛЬТУРЫ. Особенности живописи второй половины XIX века. XIX век занимает особое место в истории русской художественной культуры. По количеству шедевров в литературе изобразительном искусстве музыке он несравним ни с каким другим периодом не только в истории русской но и мировой культуры. Объектом исследования данной работы являются особенности формирования русской художественной культуры Золотого века.