Emetimi i elektroneve dhe joneve është lëshimi i grimcave të ngarkuara që ndodh në ndërfaqen e një trupi të ngurtë me një vakum ose gaz kur emetuesi është i ekspozuar ndaj ngrohjes termike, rrezatimit të dritës, bombardimeve me elektron ose jon, fushë elektrike konstante ose me frekuencë të lartë, etj. .

Dukuria e emetimit të elektroneve në vakum nga një trup i ndezur quhet emetimi termionik.

Është vërtetuar se kur T = 0 nuk mund të ketë emetim të elektroneve nga kristali, pasi energjitë edhe të elektroneve më të shpejta janë të pamjaftueshme për të kapërcyer pengesën potenciale në kufirin e tij.

Kur një lëndë e ngurtë nxehet, amplituda e vibrimit të atomeve të rrjetës kristalore rritet. Me rritjen e temperaturës, një numër në rritje i elektroneve (Fig. 2.10) fitojnë energji të mjaftueshme për të kapërcyer pengesën potenciale në kufirin e një trupi të ngurtë me vakum.

Nëse çdo metër kub metal përmban dn ju, ju,u elektronet e lira me komponentë shpejtësi nga u x përpara u x + du x, nga u y përpara u y + +du y dhe nga u z përpara u z + du z, (ku u x– komponenti i shpejtësisë në drejtim pingul me sipërfaqen e trupit), atëherë fluksi i elektroneve të tilla që mbërrijnë në sipërfaqe është i barabartë me

Vetëm elektronet komponenti i shpejtësisë së të cilëve është në drejtim të X mjaftueshëm për të kapërcyer pengesën e mundshme, d.m.th.

Për të përcaktuar numrin e elektroneve që lënë 1 m2 të sipërfaqes metalike për njësi të kohës në një temperaturë të caktuar, është e nevojshme të zëvendësohet funksioni i shpërndarjes së shpejtësisë së elektroneve në metal në formulë dhe të integrohet shprehja që rezulton.

Sipas teorisë mekanike kuantike, jo të gjitha elektronet dalin në vakum; ekziston mundësia e reflektimit të tyre nga pengesa potenciale. Prandaj, prezantohet koncepti i transparencës së pengesës D.

Ekuacioni Richardson-Deshman përcakton densitetin e rrymës termike të emetimit:

ku është një konstante universale dhe nuk varet nga lloji i emetuesit.

Energjia e Fermit përcaktohet nga relacioni. Mund të shihet se ajo nuk varet nga temperatura në një përafrim të parë dhe për këtë arsye mund të zëvendësohet nga funksioni efektiv i punës, atëherë

ku është funksioni i punës, i shprehur në xhaul.

Ekuacioni Richardson-Deshman tregon se dendësia aktuale e emetimit termionik nga një sipërfaqe metalike varet nga temperatura dhe funksioni efektiv i punës së materialit.

Ekuacioni për përcaktimin e densitetit të rrymës së emetimit termionik është i zbatueshëm jo vetëm për metalet, por edhe për katoda gjysmëpërçuese të çdo lloji. E veçanta, megjithatë, është se nëse në metale pozicioni i nivelit të Fermit, në një përafrim të parë, mund të konsiderohet i pavarur nga temperatura dhe të merret parasysh j eff. si konstante e një materiali të caktuar, atëherë në gjysmëpërçuesit e papastërtive pozicioni i nivelit të Fermit varet nga temperatura. Koeficienti i temperaturës së funksionit të punës ( a) u përcaktua që metalet të jenë êa½ ~ 10 –5. dhe gjysmëpërçuesit a ~ 10 –4. Duke marrë parasysh se është prekur koeficienti nje numer i madh i faktorët dhe nuk ka një përcaktim të saktë të tij, i cili kontribuon në një pjesë të parëndësishme në përcaktimin e densitetit të rrymës së emetimit termik, do të përdorim formulën Richardson-Deshman për të gjitha llojet e katodave termionike.

Sot fokusi është në emetimin termionik. Variantet e emrit të efektit, manifestimi i tij në një medium dhe në vakum merren parasysh. Janë eksploruar kufijtë e temperaturës. Përcaktohen përbërësit e varur të densitetit të rrymës së ngopjes së emetimit termionik.

Emrat e efektit të emetimit termionik

Termi "emetim termionik" ka emra të tjerë. Bazuar në emrat e shkencëtarëve që zbuluan dhe studiuan për herë të parë këtë fenomen, ai përkufizohet si efekti Richardson ose efekti Edison. Kështu, nëse një person i ndesh këto dy fraza në tekstin e një libri, ai duhet të kujtojë se nënkuptohet i njëjti term fizik. Konfuzioni u shkaktua nga mosmarrëveshja mes botimeve të autorëve vendas dhe të huaj. Fizikanët sovjetikë u përpoqën të jepnin përkufizime shpjeguese për ligjet.

Termi "emetim termionik" përmban thelbin e fenomenit. Një person që e sheh këtë frazë në faqe e kupton menjëherë se po flasim për emetimin e temperaturës së elektroneve, por mbetet në prapaskenë se kjo sigurisht që ndodh në metale. Por kjo është arsyeja pse ekzistojnë përkufizime, për të zbuluar detaje. Shkenca e huaj është shumë e ndjeshme ndaj përparësisë dhe të drejtës së autorit. Prandaj, një shkencëtar që ishte në gjendje të regjistronte diçka merr një fenomen të emërtuar dhe studentët e varfër duhet të mësojnë përmendësh emrat e zbuluesve, dhe jo vetëm thelbin e efektit.

Përcaktimi i emetimit termionik

Fenomeni i emetimit termionik është kur elektronet lirohen nga metalet në temperatura të larta. Kështu, hekuri, kallaji ose merkuri i nxehtë janë burimi i këtyre grimcave elementare. Mekanizmi bazohet në faktin se ka një lidhje të veçantë në metale: rrjeta kristalore e bërthamave të ngarkuara pozitivisht është, si të thuash, një bazë e përbashkët për të gjithë elektronet që formojnë një re brenda strukturës.

Kështu, midis grimcave të ngarkuara negativisht që janë afër sipërfaqes, do të ketë gjithmonë ato që kanë energji të mjaftueshme për të lënë vëllimin, domethënë për të kapërcyer pengesën potenciale.

Temperatura e efektit të emetimit termionik

Falë lidhjes metalike, pranë sipërfaqes së çdo metali do të ketë elektrone që kanë forcë të mjaftueshme për të kapërcyer pengesën potenciale të daljes. Megjithatë, për shkak të të njëjtit shpërndarje të energjisë, një grimcë mezi shkëputet nga struktura kristalore, ndërsa tjetra fluturon jashtë dhe mbulon një distancë të caktuar, duke jonizuar mediumin rreth vetes. Natyrisht, sa më shumë kelvin në medium, aq më shumë elektrone fitojnë aftësinë për të lënë vëllimin e metalit. Kështu, lind pyetja se cila është temperatura e emetimit termionik. Përgjigja nuk është e thjeshtë, dhe ne do të shqyrtojmë kufijtë e poshtëm dhe të sipërm të ekzistencës së këtij efekti.

Kufijtë e temperaturës së emetimit termionik

Lidhja midis grimcave pozitive dhe negative në metale ka një sërë veçorish, duke përfshirë një shpërndarje shumë të dendur të energjisë. Elektronet, duke qenë fermione, secili zë vendin e vet të energjisë (ndryshe nga bozonet, të cilët mund të jenë të gjithë në të njëjtën gjendje). Pavarësisht kësaj, ndryshimi midis tyre është aq i vogël sa që spektri mund të konsiderohet i vazhdueshëm dhe jo diskret.

Nga ana tjetër, kjo çon në një densitet të lartë të gjendjeve të elektroneve në metale. Megjithatë, edhe në temperatura shumë të ulëta afër zeros absolute (mos harroni, kjo është zero kelvin, ose afërsisht minus dyqind e shtatëdhjetë e tre gradë Celsius) do të ketë elektrone me energji më të larta dhe më të ulëta, pasi ato nuk mund të jenë të gjithë në gjendjen më të ulët në të njëjtën kohë. Kjo do të thotë se në kushte të caktuara (fletë e hollë) shumë rrallë do të vërehet lirimi i një elektroni nga metali edhe në temperatura jashtëzakonisht të ulëta. Kështu, kufiri i poshtëm i temperaturës së emetimit termionik mund të konsiderohet të jetë një vlerë afër zeros absolute.

Në anën tjetër të shkallës së temperaturës është shkrirja e metaleve. Sipas të dhënave fiziko-kimike, kjo karakteristikë ndryshon për të gjitha materialet e kësaj klase. Me fjalë të tjera, nuk ka metale me të njëjtën pikë shkrirjeje. Mërkuri ose lëngu në kushte normale shkon nga forma kristalore tashmë në minus tridhjetë e nëntë gradë Celsius, ndërsa tungsteni - në tre mijë e gjysmë.

Sidoqoftë, të gjitha këto kufij kanë një gjë të përbashkët - metali pushon së qeni një trup i fortë. Kjo do të thotë se ligjet dhe efektet ndryshojnë. Dhe nuk ka nevojë të thuhet se emetimi termionik ekziston në shkrirje. Kështu, kufiri i sipërm i këtij efekti bëhet temperatura e shkrirjes së metalit.

Emetimi termionik në kushte vakum

Gjithçka e diskutuar më sipër lidhet me një fenomen në një medium (për shembull, në ajër ose në një gaz inert). Tani le t'i drejtohemi pyetjes se çfarë është emetimi termionik në një vakum. Për ta bërë këtë, ne do të përshkruajmë pajisjen më të thjeshtë. Në balonën nga e cila është nxjerrë ajri, vendoset një shufër e hollë metalike, me të cilën lidhet poli negativ i burimit të rrymës. Vini re se materiali duhet të shkrihet në temperatura mjaft të larta në mënyrë që të mos humbasë strukturën e tij kristalore gjatë eksperimentit. Katoda e përftuar në këtë mënyrë është e rrethuar nga një cilindër prej një metali tjetër dhe poli pozitiv është i lidhur me të. Natyrisht, anoda ndodhet gjithashtu në një enë të mbushur me vakum. Kur qarku është i mbyllur, marrim një rrymë emetimi termionik.

Vlen të përmendet se në këto kushte varësia e rrymës nga tensioni në një temperaturë konstante të katodës nuk i bindet ligjit të Ohm-it, por ligjit të tre të dytë. Ai është emëruar gjithashtu pas Child (në versione të tjera Child-Langmuir dhe madje Child-Langmuir-Boguslavsky), dhe në literaturën shkencore në gjuhën gjermane - ekuacioni Schottky. Me rritjen e tensionit në një sistem të tillë, në një moment të caktuar të gjitha elektronet e emetuara nga katoda arrijnë në anodë. Kjo quhet rryma e ngopjes. Në karakteristikën e tensionit aktual, kjo shprehet në faktin se kurba arrin një pllajë, dhe rritja e mëtejshme e tensionit nuk është efektive.

Formula e emetimit termionik

Këto janë veçoritë që ka emetimi termionik. Formula është mjaft komplekse, kështu që ne nuk do ta paraqesim këtu. Për më tepër, është e lehtë të gjendet në çdo libër referimi. Në përgjithësi, nuk ka asnjë formulë për emetimin termionik si të tillë; merret parasysh vetëm dendësia e rrymës së ngopjes. Kjo vlerë varet nga materiali (i cili përcakton funksionin e punës) dhe nga temperatura termodinamike. Të gjithë përbërësit e tjerë të formulës janë konstante.

Shumë pajisje funksionojnë në bazë të emetimit termionik. Për shembull, televizorët dhe monitorët e vjetër të mëdhenj kanë pikërisht këtë efekt.

Tashmë është vërejtur se kur kaloni ndërfaqen midis një përcjellësi dhe një vakumi, intensiteti dhe induksioni i fushës elektrike ndryshojnë befas. Fenomene të veçanta lidhen me këtë. Elektroni është i lirë vetëm brenda kufijve të metalit. Sapo ai përpiqet të kalojë kufirin "metal-vakum", një forcë tërheqëse Kulomb lind midis elektronit dhe ngarkesës së tepërt pozitive të formuar në sipërfaqe (Fig. 6.1).

Një re elektronike formohet afër sipërfaqes, dhe një shtresë elektrike e dyfishtë me një ndryshim potencial () formohet në ndërfaqe. Kërcimet e mundshme në kufirin metalik janë paraqitur në figurën 6.2.

Një pus i energjisë potenciale formohet në vëllimin e zënë nga metali, pasi brenda metalit elektronet janë të lira dhe energjia e ndërveprimit të tyre me vendet e rrjetës është zero. Jashtë metalit, elektroni fiton energji W 0 . Kjo është energjia e tërheqjes. Që të largohet nga metali, elektroni duhet të kapërcejë pengesën potenciale dhe të bëjë punë.

(6.1.1)

Kjo vepër quhet funksioni i punës së një elektroni që largohet nga një metal . Për ta arritur këtë, elektroni duhet të pajiset me energji të mjaftueshme.

Emetimi termionik

Vlera e funksionit të punës varet nga natyra kimike e substancës, nga gjendja e saj termodinamike dhe nga gjendja e ndërfaqes. Nëse energjia e mjaftueshme për të kryer funksionin e punës u jepet elektroneve nga ngrohja, atëherë Procesi i largimit të elektroneve nga një metal quhet emetimi termionik .

Në termodinamikën klasike, një metal përfaqësohet si një rrjetë jonike që përmban një gaz elektronik. Besohet se bashkësia e elektroneve të lira u bindet ligjeve të një gazi ideal. Rrjedhimisht, në përputhje me shpërndarjen Maxwell, në temperatura të ndryshme nga 0 K, metali përmban një numër të caktuar elektronesh, energjia termike e të cilëve është më e madhe se funksioni i punës. Këto elektrone largohen nga metali. Nëse rritet temperatura, rritet edhe numri i elektroneve të tilla.

Dukuria e emetimit të elektroneve nga trupat e nxehtë (emetuesit) në vakum ose në një mjedis tjetër quhet emetimi termionik . Ngrohja është e nevojshme në mënyrë që energjia e lëvizjes termike të elektronit të jetë e mjaftueshme për të kapërcyer forcat e tërheqjes së Kulombit midis një elektroni të ngarkuar negativisht dhe ngarkesës pozitive të shkaktuar prej tij në sipërfaqen metalike kur hiqet nga sipërfaqja (Fig. 6.1). Përveç kësaj, në një temperaturë mjaft të lartë, një re elektronike e ngarkuar negativisht krijohet mbi sipërfaqen e metalit, duke parandaluar që elektroni të largohet nga sipërfaqja metalike në vakum. Këto dy dhe, ndoshta, arsye të tjera përcaktojnë funksionin e punës së një elektroni nga një metal.

Fenomeni i emetimit termionik u zbulua në vitin 1883 nga Edison, shpikësi i famshëm amerikan. Ai e vëzhgoi këtë fenomen në një tub vakum me dy elektroda - një anodë me një potencial pozitiv dhe një katodë me një potencial negativ. Katoda e llambës mund të jetë një filament i bërë nga një metal zjarrdurues (volframi, molibden, tantal, etj.), i ngrohur nga një rrymë elektrike (Fig. 6.3). Një llambë e tillë quhet diodë vakum. Nëse katoda është e ftohtë, atëherë praktikisht nuk ka rrymë në qarkun katodë-anodë. Me rritjen e temperaturës së katodës, një rrymë elektrike shfaqet në qarkun katodë-anodë, e cila është më e madhe sa më e lartë të jetë temperatura e katodës. Në një temperaturë konstante të katodës, rryma në qarkun katodë-anodë rritet me rritjen e ndryshimit të potencialit U ndërmjet katodës dhe anodës dhe vjen në një vlerë stacionare të quajtur rryma e ngopjes I n. Ku të gjitha termionikët e emetuar nga katoda arrijnë në anodë. Rryma e anodës nuk është proporcionale U, dhe për këtë arsye Për një diodë vakum, ligji i Ohmit nuk zbatohet.

Figura 6.3 tregon qarkun e diodës vakum dhe karakteristikat e tensionit aktual (karakteristikat volt-amper) Unë a(Ua). Këtu U h – tensioni i vonesës në të cilin I = 0.

Emetim i ftohtë dhe shpërthyes

Emetimi i elektroneve i shkaktuar nga veprimi i forcave të fushës elektrike në elektronet e lira në një metal quhet emetimi i ftohtë ose elektronik në terren . Për këtë, forca e fushës duhet të jetë e mjaftueshme dhe kushti duhet të plotësohet

(6.1.2)

Këtu d– trashësia e shtresës elektrike të dyfishtë në ndërfaqe. Zakonisht në metale të pastra dhe ne marrim Në praktikë, emetimi i ftohtë vërehet me një vlerë fortësie të rendit të madhësisë.Kjo mospërputhje i atribuohet mospërputhjes së koncepteve klasike për përshkrimin e proceseve në nivel mikro.

Emetimi në terren mund të vërehet në një tub vakumi të evakuuar mirë, katoda e të cilit është një majë dhe anoda është një elektrodë e rregullt me ​​një sipërfaqe të sheshtë ose pak të lakuar. Forca e fushës elektrike në sipërfaqen e majës me rreze të lakimit r dhe potencial U në raport me anodën është e barabartë

Në dhe , e cila do të çojë në shfaqjen e një rryme të dobët për shkak të emetimit të fushës nga sipërfaqja e katodës. Fuqia e rrymës së emetimit rritet me shpejtësi me rritjen e diferencës potenciale U. Në këtë rast, katoda nuk nxehet posaçërisht, kjo është arsyeja pse emetimi quhet i ftohtë.

Duke përdorur emetimin në terren, në parim është e mundur të merret densiteti i rrymës por kjo kërkon emetues në formën e një koleksioni të një numri të madh majash, në formë identike (Fig. 6.4), gjë që është praktikisht e pamundur dhe, përveç kësaj, rritja e rrymës në 10 8 A/cm 2 çon në shkatërrimin e eksplozivit të majave dhe të gjithë emetuesit.

Dendësia e rrymës AEE nën ndikimin e ngarkesës hapësinore është e barabartë me (ligji Child-Langmuir)

Ku – koeficienti i proporcionalitetit i përcaktuar nga gjeometria dhe materiali i katodës.

E thënë thjesht, ligji i Childe-Langmuir tregon se dendësia e rrymës është proporcionale (ligji i tre sekondave).

Rryma e emetimit në terren, kur përqendrimi i energjisë në mikrovolume të katodës është deri në 10 4 J×m –1 ose më shumë (me një energji totale prej 10 -8 J), mund të inicojë një lloj emetimi cilësisht të ndryshëm, për shkak të shpërthim i mikromajave në katodë (Fig. 6.4).

Në këtë rast, shfaqet një rrymë elektronike, e cila është urdhra me madhësi më të madhe se rryma fillestare - vëzhguar emetimi i elektroneve shpërthyese (VEE). VEE u zbulua dhe u studiua në Institutin Politeknik Tomsk në 1966 nga një ekip punonjësish të udhëhequr nga G.A. Muaj.

VEE është i vetmi lloj i emetimit të elektroneve që mundëson marrjen e rrjedhave të elektroneve me një fuqi deri në 10 13 W me një densitet të rrymës deri në 10 9 A/cm 2 .

	Oriz. 6.4	Oriz. 6.5

Rryma VEE është e pazakontë në strukturë. Ai përbëhet nga pjesë individuale të elektroneve 10 11 ¸ 10 12 copë, që kanë karakterin e ortekëve elektronikë, të quajtur ektonet(gërmat fillestare" qendër eksplozive") (Fig. 6.5). Koha e formimit të ortekut është 10 -9 ¸ 10 -8 s.

Shfaqja e elektroneve në ekton shkaktohet nga mbinxehja e shpejtë e mikro-seksioneve të katodës dhe është, në thelb, një lloj emetimi termionik. Ekzistenca e një ektoni manifestohet në formimin e një krateri në sipërfaqen e katodës. Ndërprerja e emetimit të elektroneve në ekton është për shkak të ftohjes së zonës së emetimit për shkak të përçueshmërisë termike, uljes së densitetit të rrymës dhe avullimit të atomeve.

Emetimi shpërthyes i elektroneve dhe ektoneve luan një rol themelor në shkëndijat dhe harqet e vakumit, në shkarkimet me presion të ulët, në gazrat e ngjeshur dhe me forcë të lartë, në mikro-boshllëqet, d.m.th. ku ka një fushë elektrike me intensitet të lartë në sipërfaqen e katodës.

Fenomeni i emetimit të elektroneve shpërthyese shërbeu si bazë për krijimin e instalimeve elektrofizike të pulsuara, të tilla si përshpejtuesit e elektroneve me rrymë të lartë, pajisje të fuqishme pulsuese dhe rreze X dhe gjeneratorë të fuqishëm relativistë të mikrovalëve. Për shembull, përshpejtuesit e elektroneve me pulsim kanë një fuqi prej 10 13 W ose më shumë me një kohëzgjatje impulsi prej 10 -10 ¸ 10 -6 s, një rrymë elektronike prej 10 6 A dhe një energji elektronike prej 10 4 ¸ 10 7 eV. Rrezet e tilla përdoren gjerësisht për kërkime në fizikën e plazmës, fizikën dhe kiminë e rrezatimit, për pompimin e lazerëve të gazit, etj.

Emetimi i fotoelektronit

Emetimi i fotoelektronit (fotoefekt) konsiston në "rrëmbimin" e elektroneve nga një metal kur ekspozohet ndaj rrezatimit elektromagnetik.

Diagrami i konfigurimit për studimin e efektit fotoelektrik dhe karakteristikave të tensionit aktual janë të ngjashëm me ato të paraqitura në figurë. 6.3. Këtu, në vend që të ngrohet katoda, drejt saj drejtohet një rrymë fotonesh ose γ-kuante (Fig. 6.6).

Ligjet e efektit fotoelektrik janë edhe më të papajtueshme me teorinë klasike sesa në rastin e emetimit të ftohtë. Për këtë arsye, ne do të shqyrtojmë teorinë e efektit fotoelektrik kur diskutojmë konceptet kuantike në optikë.

Në instrumentet fizike që regjistrojnë γ - rrezatim, ata përdorin tubat e fotoshumëzuesit (PMT). Diagrami i pajisjes është paraqitur në figurën 6.7.

Ai përdor dy efekte emetimi: fotoefekt Dhe emetimi sekondar i elektroneve, i cili konsiston në nxjerrjen e elektroneve nga një metal kur ai bombardohet me elektrone të tjera. Elektronet rrëzohen nga drita nga fotokatoda ( FC). Shpejtësia ndërmjet FC dhe emetuesi i parë ( KS 1), ata marrin energji të mjaftueshme për të eliminuar një numër më të madh elektronesh nga emetuesi tjetër. Kështu, shumëzimi i elektroneve ndodh për shkak të një rritje të numrit të tyre gjatë kalimit të njëpasnjëshëm të një ndryshimi potencial midis emetuesve fqinjë. Elektroda e fundit quhet kolektor. Rryma midis emetuesit të fundit dhe kolektorit regjistrohet. Kështu, PMT shërben si përforcues i rrymës, dhe ky i fundit është proporcional me incidentin e rrezatimit në fotokatodë, e cila përdoret për të vlerësuar radioaktivitetin.

Emetimi termionik

Emetimi termionik (Efekti Richardson, Efekti Edison) - dukuria e emetimit të elektroneve nga trupat e nxehtë. Përqendrimi i elektroneve të lira në metale është mjaft i lartë, prandaj, edhe në temperatura mesatare, për shkak të shpërndarjes së shpejtësisë së elektroneve (energjisë), disa elektrone kanë energji të mjaftueshme për të kapërcyer pengesën potenciale në kufirin metalik. Me rritjen e temperaturës, rritet numri i elektroneve, energjia kinetike e lëvizjes termike të të cilave është më e madhe se funksioni i punës, dhe dukuria e emetimit termionik bëhet e dukshme.

Studimi i ligjeve të emetimit termionik mund të kryhet duke përdorur llambën më të thjeshtë me dy elektroda - një diodë vakum, e cila është një cilindër i evakuuar që përmban dy elektroda: katoda K dhe anoda A. Në rastin më të thjeshtë, katoda është një filament i bërë e një metali zjarrdurues (për shembull, tungsteni), i nxehtë nga një rrymë elektrike. Anoda më së shpeshti merr formën e një cilindri metalik që rrethon katodën. Nëse një diodë është e lidhur me një qark, atëherë kur katoda nxehet dhe një tension pozitiv (në raport me katodën) aplikohet në anodë, një rrymë lind në qarkun e anodës së diodës. Nëse ndryshoni polaritetin e baterisë, rryma ndalon, pavarësisht se sa e nxehtë është katoda. Rrjedhimisht, katoda lëshon grimca negative - elektrone.

Nëse e mbani konstante temperaturën e katodës së ndezur dhe hiqni varësinë e rrymës së anodës nga tensioni i anodës - karakteristika e tensionit aktual - rezulton se nuk është lineare, domethënë ligji i Ohmit nuk vlen për një diodë vakum . Varësia e rrymës termionike nga tensioni i anodës në rajonin e vlerave të vogla pozitive përshkruhet me ligjin e tre të dytëve (krijuar nga fizikani rus S. A. Boguslavsky (1883-1923) dhe fizikani amerikan I. Langmuir (1881). -1957)): , ku B është një koeficient në varësi të formave dhe madhësive të elektrodave, si dhe pozicionit të tyre relativ.

Me rritjen e tensionit të anodës, rryma rritet në një vlerë të caktuar maksimale, e quajtur rryma e ngopjes. Kjo do të thotë se pothuajse të gjitha elektronet që largohen nga katoda arrijnë në anodë, kështu që një rritje e mëtejshme e forcës së fushës nuk mund të çojë në një rritje të rrymës termionike. Rrjedhimisht, dendësia e rrymës së ngopjes karakterizon emetimin e materialit katodik. Dendësia e rrymës së ngopjes përcaktohet nga formula Richardson-Deshman, e nxjerrë teorikisht në bazë të statistikave kuantike: , ku A është funksioni i punës së elektroneve nga katoda, T është temperatura termodinamike, C është një konstante, teorikisht e njëjtë për të gjitha metalet (kjo nuk është konfirmuar nga eksperimenti, i cili, sipas me sa duket shpjegohet nga efektet sipërfaqësore). Një rënie në funksionin e punës çon në një rritje të mprehtë të densitetit të rrymës së ngopjes. Prandaj, përdoren katoda oksidi (për shembull, nikeli i veshur me një oksid metali alkaline tokësor), funksioni i punës i të cilit është 1-1,5 eV.

Funksionimi i shumë pajisjeve elektronike me vakum bazohet në fenomenin e emetimit termionik.

Letërsia

• Kursi i fizikës Trofimova T.I.

Fondacioni Wikimedia. 2010.

• Curia-Muria
• termocentrali baticor

Shihni se çfarë është "Emisioni termionik" në fjalorë të tjerë:

EMISIONI I ELEKTRONIT TERMAK- emetimi i elektroneve nga trupat e nxehtë (emetuesit) në një vakum ose në një mjedis tjetër. Vetëm ato elektrone mund të largohen nga trupi, energjia e të cilit është më e madhe se energjia e elektronit në pushim jashtë emetuesit (shih funksionin e punës). Numri i elektroneve të tilla (zakonisht elektrone... Enciklopedia fizike

EMISIONI I ELEKTRONIT TERMAK- emetimi i elektroneve nga trupat e nxehtë (emetuesit) në një vakum ose në një mjedis tjetër. Vetëm ato elektrone, energjia e të cilëve është më e madhe se energjia e një elektroni në prehje jashtë trupit mund të largohen nga trupi (shih PUNA E DALJES). Numri i elektroneve të tilla në kushte termodinamike. bilanc, në...... Enciklopedia fizike

EMISIONI I ELEKTRONIT TERMAK- emetimi i elektroneve nga lëndët e ngurta ose lëngjet e nxehta (emetuesit). Emetimi termionik mund të konsiderohet si avullimi i elektroneve nga emetuesi. Në shumicën e rasteve, emetimi termionik vërehet në temperatura... ... Fjalori i madh enciklopedik

emetimi termionik- emetimi termionik; industrisë emetimi termionik Emetimi i elektroneve i shkaktuar vetëm nga gjendja termike (temperatura) e një trupi të ngurtë ose të lëngët që lëshon elektrone ... Fjalor shpjegues terminologjik politeknik

emetimi termionik- Emetimi i elektroneve vetëm për shkak të temperaturës së elektrodës. [GOST 13820 77] Temat: Pajisjet me elektrovakum... Udhëzues teknik i përkthyesit

EMISIONI I ELEKTRONIT TERMAK- EMISIONI TERMAK I ELEKTRONIT, “avullimi” i ELEKTRONEVE nga sipërfaqja e një lënde kur ajo nxehet... Fjalor enciklopedik shkencor dhe teknik

EMISIONI I ELEKTRONIT TERMAK- emetimi i elektroneve nga trupat e nxehtë (emetuesit) në një vakum ose në një mjedis tjetër. Fenomeni vërehet në temperatura dukshëm mbi temperaturën e dhomës; në këtë rast, një pjesë e elektroneve të trupit fitojnë energji që tejkalon (milionë të barabartë) funksionin e punës... ... Enciklopedia e Madhe Politeknike

emetimi termionik- emetimi i elektroneve nga lëndët e ngurta ose lëngjet e nxehta (emetuesit). Emetimi termionik mund të konsiderohet si avullimi i elektroneve pas ngacmimit të tyre termik. Në shumicën e rasteve, emetimi termionik vërehet kur... ... fjalor enciklopedik

Emetimi termionik- Efekti Richardson, emetimi i elektroneve nga trupat e nxehtë (të ngurtë, më rrallë lëngje) në vakum ose në mjedise të ndryshme. Eksploruar për herë të parë nga O. W. Richardson në 1900 1901. T. e. mund të konsiderohet si procesi i avullimit të elektroneve në... ... Enciklopedia e Madhe Sovjetike

EMISIONI I ELEKTRONIT TERMAK- emetimi i elektroneve nga një sipërfaqe e nxehtë. Edhe para vitit 1750 dihej se afër lëndëve të ngurta të nxehta, ajri humbet vetinë e tij të zakonshme për të qenë një përcjellës i dobët i energjisë elektrike. Megjithatë, shkaku i këtij fenomeni mbeti i paqartë deri në vitet 1880. Në një numër...... Enciklopedia e Collier

emetimi termionik- termoelektroninė emisija statusas T sritis chemija apibrėžtis Elektronų spinduliavimas iš įkaitusių kietųjų kūnų arba skysčių. atitikmenys: angl. emetimi termoelektronik rus. emetimi termionik... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Pyetje kontrolli .. 18

9. Puna laboratorike nr.2. Studimi i emetimit termionik në densitet të ulët të rrymës me emetim . 18

Rradhe pune .. 19

Kërkesat e raportit . 19

Pyetje kontrolli .. 19

Prezantimi

Elektronika e emisioneve studion dukuritë që lidhen me emetimin (emetimin) e elektroneve nga një mjedis i kondensuar. Emetimi i elektroneve ndodh në rastet kur një pjesë e elektroneve të një trupi fiton, si rezultat i ndikimit të jashtëm, energji të mjaftueshme për të kapërcyer pengesën potenciale në kufirin e tij, ose nëse një fushë elektrike e jashtme e bën atë "transparente" për një pjesë të elektroneve. Në varësi të natyrës së ndikimit të jashtëm, dallohen:

• emetimi termionik (ngrohja e trupave);
• emetimi sekondar i elektroneve (bombardimi i sipërfaqes me elektrone);
• emetimi jon-elektroni (bombardimi i sipërfaqes me jone);
• emetimi i fotoelektronit (rrezatimi elektromagnetik);
• ekzoelektronike emetimi (mekanik, termik dhe lloje të tjera të trajtimit të sipërfaqes);
• emetimi në terren (fusha elektrike e jashtme) etj.

Në të gjitha fenomenet ku është e nevojshme të merret parasysh ose dalja e një elektroni nga një kristal në hapësirën përreth, ose kalimi nga një kristal në tjetrin, karakteristika e quajtur "Funksioni i punës" merr një rëndësi vendimtare. Funksioni i punës përcaktohet si energjia minimale e nevojshme për të hequr një elektron nga një trup i ngurtë dhe për ta vendosur atë në një pikë ku energjia e tij potenciale supozohet të jetë zero. Përveç përshkrimit të dukurive të ndryshme të emetimit, koncepti i funksionit të punës luan një rol të rëndësishëm në shpjegimin e shfaqjes së një ndryshimi të potencialit të kontaktit në kontaktin e dy metaleve, një metali me një gjysmëpërçues, dy gjysmëpërçues, si dhe dukuritë galvanike.

Udhëzimet përbëhen nga dy pjesë. Pjesa e parë përmban informacion bazë teorik mbi fenomenet e emetimit në trupat e ngurtë. Vëmendja kryesore i kushtohet fenomenit të emetimit termionik. Pjesa e dytë jep një përshkrim të punës laboratorike kushtuar studimit eksperimental të emetimit termionik, studimit të diferencës së potencialit të kontaktit dhe shpërndarjes së funksionit të punës mbi sipërfaqen e kampionit.

Pjesa 1. Informacioni bazë teorik

1. Funksioni i punës së elektroneve. Ndikimi në funksionin e punës së gjendjes sipërfaqësore

Fakti që elektronet mbahen brenda një trupi të ngurtë tregon se një fushë vonuese lind në shtresën sipërfaqësore të trupit, duke parandaluar që elektronet ta lënë atë në vakumin përreth. Një paraqitje skematike e një pengese potenciale në kufirin e një trupi të ngurtë është paraqitur në Fig. 1. Për të lënë kristalin, një elektron duhet të bëjë punë të barabartë me funksionin e punës. Të dallojë termodinamik Dhe e jashtme funksioni i punës.

Funksioni i punës termodinamike është ndryshimi midis energjisë së nivelit zero të vakumit dhe energjisë Fermi të një trupi të ngurtë.

Funksioni i punës së jashtme (ose afiniteti i elektroneve) është diferenca midis energjisë së nivelit të vakumit zero dhe energjisë së pjesës së poshtme të brezit të përcjelljes (Fig. 1).

Oriz. 1. Forma e potencialit kristal U përgjatë vijës së vendndodhjes së joneve në kristal dhe në zonën afër sipërfaqes së kristalit: pozicionet e joneve janë shënuar me pika në vijën horizontale; φ=- U /e – potenciali i funksionit të punës; E F – Energjia e Fermit (negative); E C– energjia e pjesës së poshtme të brezit të përcjelljes; W O – funksioni i punës termodinamike; W a – funksioni i jashtëm i punës; zona e hijezuar në mënyrë konvencionale përfaqëson gjendjet elektronike të mbushura

Ekzistojnë dy arsye kryesore për shfaqjen e një pengese të mundshme në kufirin e një ngurte dhe vakumi. Një prej tyre është për shkak të faktit se një elektron i emetuar nga një kristal shkakton një ngarkesë elektrike pozitive në sipërfaqen e tij. Një forcë tërheqëse lind midis elektronit dhe sipërfaqes së kristalit (forca elektrike e imazhit, shih seksionin 5, Fig. 12), duke tentuar ta kthejë elektronin përsëri në kristal. Një arsye tjetër është për faktin se elektronet, për shkak të lëvizjes termike, mund të kalojnë sipërfaqen e metalit dhe të largohen prej saj në distanca të shkurtra (sipas rendit atomike). Ata formojnë një shtresë të ngarkuar negativisht mbi sipërfaqe. Në këtë rast, pas ikjes së elektroneve, në sipërfaqen e kristalit formohet një shtresë jonesh e ngarkuar pozitivisht. Si rezultat, formohet një shtresë elektrike e dyfishtë. Nuk krijon fushë në hapësirën e jashtme, por kërkon edhe punë për të kapërcyer fushën elektrike brenda vetë shtresës së dyfishtë.

Vlera e funksionit të punës për shumicën e metaleve dhe gjysmëpërçuesve është disa elektron volt. Për shembull, për litium funksioni i punës është 2,38 eV, hekuri - 4,31 eV, germaniumi - 4,76 eV, silici - 4,8 eV. Në një masë të madhe, vlera e funksionit të punës përcaktohet nga orientimi kristalografik i faqes njëkristalore nga e cila ndodh emetimi i elektroneve. Për rrafshin (110) të tungstenit, funksioni i punës është 5.3 eV; për rrafshin (111) dhe (100) këto vlera janë përkatësisht 4.4 eV dhe 4.6 eV.

Shtresat e holla të depozituara në sipërfaqen e kristalit kanë një ndikim të madh në funksionin e punës. Atomet ose molekulat e depozituara në sipërfaqen e një kristali shpesh i dhurojnë një elektron atij ose pranojnë një elektron prej tij dhe bëhen jone. Në Fig. Figura 2 tregon diagramin e energjisë së një metali dhe një atomi të izoluar për rastin kur funksioni i punës termodinamike i një elektroni nga metali W 0 më e madhe se energjia e jonizimit E jon të një atomi të depozituar në sipërfaqen e tij.Në këtë situatë, elektroni i atomit është energjikisht i favorshëm tuneli në metal dhe zbresin në të në nivelin e Fermit. Sipërfaqja metalike e mbuluar me atome të tilla ngarkohet negativisht dhe formon një shtresë elektrike të dyfishtë me jone pozitive, fusha e së cilës do të zvogëlojë funksionin e punës së metalit. Në Fig. 3, a tregon një kristal tungsteni të veshur me një shtresë të vetme ceziumi. Këtu realizohet situata e diskutuar më sipër, që nga energjia E jon ceziumi (3.9 eV) është më pak se funksioni i punës së tungstenit (4.5 eV). Në eksperimente, funksioni i punës zvogëlohet me më shumë se tre herë. Situata e kundërt vërehet nëse tungsteni është i mbuluar me atome oksigjeni (Fig. 3 b). Meqenëse lidhja e elektroneve të valencës në oksigjen është më e fortë se në tungsten, kur oksigjeni absorbohet në sipërfaqen e tungstenit, formohet një shtresë elektrike e dyfishtë, e cila rrit funksionin e punës së metalit. Rasti më i zakonshëm është kur një atom i depozituar në sipërfaqe nuk e lëshon plotësisht elektronin e tij tek metali ose merr një elektron shtesë, por deformon shtresën e tij elektronike në mënyrë që atomet e absorbuara në sipërfaqe polarizohen dhe bëhen dipole elektrike (Fig. 3c). Në varësi të orientimit të dipoleve, funksioni i punës së metalit zvogëlohet (orientimi i dipoleve korrespondon me Fig. 3c) ose rritet.

2. Dukuria e emetimit termionik

Emetimi termionik është një nga llojet e emetimit të elektroneve nga sipërfaqja e një trupi të ngurtë. Në rastin e emetimit termionik, ndikimi i jashtëm shoqërohet me ngrohjen e lëndës së ngurtë.

Fenomeni i emetimit termionik është emetimi i elektroneve nga trupat e nxehtë (emetuesit) në një vakum ose në një mjedis tjetër.

Në kushtet e ekuilibrit termodinamik, numri i elektroneve n(E), duke pasur energji në rangun nga E përpara E+d E, përcaktohet nga statistikat Fermi-Dirac:

,(1)

Ku g(E)– numri i gjendjeve kuantike që korrespondojnë me energjinë E; E F – Energjia e Fermit; k– konstante Boltzmann; T- temperaturë absolute.

Në Fig. Figura 4 tregon diagramin e energjisë së metalit dhe lakoret e shpërndarjes së energjisë së elektroneve në T=0 K, në temperaturë të ulët T 1 dhe në temperatura të larta T 2. Në 0 K, energjia e të gjitha elektroneve është më e vogël se energjia Fermi. Asnjë nga elektronet nuk mund të largohet nga kristal dhe nuk vërehet asnjë emetim termionik. Me rritjen e temperaturës, rritet numri i elektroneve të ngacmuara termikisht të aftë për të lënë metalin, gjë që shkakton fenomenin e emetimit termionik. Në Fig. 4 kjo ilustrohet nga fakti se kur T=T 2"bishti" i kurbës së shpërndarjes shkon përtej nivelit zero të pusit potencial. Kjo tregon shfaqjen e elektroneve me energji që tejkalon lartësinë e pengesës potenciale.

Për metalet, funksioni i punës është disa elektron volt. Energjisë k T edhe në temperatura prej mijëra Kelvin është një pjesë e një elektron volt. Për metalet e pastra, emetimi i konsiderueshëm i elektroneve mund të merret në një temperaturë prej rreth 2000 K. Për shembull, në tungsten të pastër, emetimi i dukshëm mund të merret në një temperaturë prej 2500 K.

Për të studiuar emetimin termionik, është e nevojshme të krijohet një fushë elektrike në sipërfaqen e një trupi të nxehtë (katodë), duke përshpejtuar elektronet për t'i hequr ato (thithje) nga sipërfaqja e emetuesit. Nën ndikimin e një fushe elektrike, elektronet e emetuara fillojnë të lëvizin dhe formohet një rrymë elektrike, e cila quhet termionike. Për të vëzhguar rrymën termionike, zakonisht përdoret një diodë vakum - një tub elektronik me dy elektroda. Katoda e llambës është një filament i bërë nga një metal zjarrdurues (tungsten, molibden, etj.), i ngrohur nga një rrymë elektrike. Anoda zakonisht ka formën e një cilindri metalik që rrethon një katodë të nxehtë. Për të vëzhguar rrymën termionike, dioda lidhet me qarkun e treguar në Fig. 5. Natyrisht, forca e rrymës termionike duhet të rritet me rritjen e diferencës potenciale V ndërmjet anodës dhe katodës. Megjithatë, kjo rritje nuk është proporcionale V(Fig. 6). Me arritjen e një tensioni të caktuar, rritja e rrymës termionike praktikisht ndalon. Vlera kufizuese e rrymës termionike në një temperaturë të caktuar të katodës quhet rryma e ngopjes. Madhësia e rrymës së ngopjes përcaktohet nga numri i elektroneve termionike që janë në gjendje të dalin nga sipërfaqja e katodës për njësi të kohës. Në këtë rast, të gjitha elektronet e furnizuara nga emetimi termionik nga katoda përdoren për të prodhuar një rrymë elektrike.

3. Varësia e rrymës termionike nga temperatura. Formula Richardson-Deshman

Gjatë llogaritjes së densitetit të rrymës termionike do të përdorim modelin e gazit elektronik dhe do të aplikojmë Statistikat e Fermi-Dirac për të. Është e qartë se dendësia e rrymës termionike përcaktohet nga dendësia e resë elektronike pranë sipërfaqes së kristalit, e cila përshkruhet me formulën (1). Në këtë formulë, le të kalojmë nga shpërndarja e energjisë e elektroneve në shpërndarjen e momentit elektronik. Në këtë rast, marrim parasysh se vlerat e lejuara të vektorit të valës elektronike k V k -hapësira shpërndahen në mënyrë të barabartë në mënyrë që për secilën vlerë k llogaritet për vëllimin 8 fq 3 (për një vëllim kristal të barabartë me një). Duke marrë parasysh se momenti i elektronit p =ћ k marrim se numri i gjendjeve kuantike në elementin vëllimor të hapësirës së momentit dp xdp ydp z do të jetë i barabartë

(2)

Dy në numëruesin e formulës (2) merr parasysh dy vlera të mundshme të spinit të elektronit.

Le të drejtojmë boshtin z sistem koordinativ drejtkëndor normal me sipërfaqen e katodës (Fig. 7). Le të zgjedhim një sipërfaqe të sipërfaqes njësi në sipërfaqen e kristalit dhe të ndërtojmë mbi të, si mbi një bazë, një paralelipiped drejtkëndor me një buzë anësore. v z =p z /m n(m n– masa e elektroneve efektive). Elektronet kontribuojnë në densitetin e rrymës së ngopjes së komponentit v z shpejtësia e aksit z. Kontributi në densitetin e rrymës nga një elektron është i barabartë me

(3)

Ku e– ngarkesa elektronike.

Numri i elektroneve në paralelipiped, shpejtësitë e të cilave përmbahen në intervalin e konsideruar:

Në mënyrë që rrjeta kristalore të mos shkatërrohet gjatë emetimit të elektroneve, një pjesë e parëndësishme e elektroneve duhet të largohet nga kristal. Për këtë, siç tregon formula (4), kushti duhet të plotësohet SAJF>> k T. Për elektrone të tilla, uniteti në emëruesin e formulës (4) mund të neglizhohet. Pastaj kjo formulë shndërrohet në formë

(5)

Tani le të gjejmë numrin e elektroneve dN në fushën në shqyrtim, z-komponenti impuls i të cilit përmbahet ndërmjet R z Dhe R z +dp z. Për ta bërë këtë, shprehja e mëparshme duhet të integrohet R x Dhe R y duke filluar nga –∞ në +∞. Gjatë integrimit duhet pasur parasysh se

,

dhe përdorni integralin e tabelës

,.

Si rezultat marrim

.(6)

Tani, duke marrë parasysh (3), le të gjejmë densitetin e rrymës termionike të krijuar nga të gjitha elektronet e paralelopipedit. Për ta bërë këtë, shprehja (6) duhet të integrohet për të gjithë elektronet, energjia kinetike e të cilëve është në nivelin Fermi. E ≥E F +W 0 Vetëm elektrone të tillë mund të largohen nga kristal dhe vetëm ata luajnë një rol në llogaritjen e termorrymës. Përbërësi i momentit të elektroneve të tilla përgjatë boshtit Z duhet të plotësojë kushtin

.

Prandaj, densiteti aktual i ngopjes

Integrimi kryhet për të gjitha vlerat. Le të prezantojmë një variabël të ri integrimi

Pastaj p z dp z =m n du Dhe

.(8)

Si rezultat marrim

,(9)

,(10)

ku është konstantja

.

Barazia (10) quhet formula Richardson-Deshman. Duke matur densitetin e rrymës së ngopjes termionike, mund të përdoret kjo formulë për të llogaritur konstanten A dhe funksionin e punës W 0. Për llogaritjet eksperimentale, formula Richardson-Deshmanështë e përshtatshme ta përfaqësosh atë në formë

Në këtë rast, grafiku tregon varësinë n(js/T 2) nga 1 /T shprehur me një vijë të drejtë. Nga kryqëzimi i drejtëzës me boshtin e ordinatës llogaritet ln A , dhe nga këndi i prirjes së drejtëzës përcaktohet funksioni i punës (Fig. 8).

4. Kontaktoni ndryshimin e mundshëm

Le të shqyrtojmë proceset që ndodhin kur dy përçues elektronikë, për shembull dy metale, me funksione të ndryshme pune afrohen dhe vijnë në kontakt. Diagramet energjetike të këtyre metaleve janë paraqitur në Fig. 9. Le EF 1 Dhe EF 2është energjia Fermi për metalin e parë dhe të dytë, përkatësisht, dhe W 01 Dhe W 02– funksionet e tyre të punës. Në një gjendje të izoluar, metalet kanë të njëjtin nivel vakum dhe, për rrjedhojë, nivele të ndryshme Fermi. Le të supozojmë për saktësi se W 01< W 02, atëherë niveli Fermi i metalit të parë do të jetë më i lartë se ai i të dytit (Fig. 9 a). Kur këto metale bien në kontakt përballë gjendjeve elektronike të okupuara në metalin 1, ato janë të lira nivelet e energjisë metali 2. Prandaj, kur këta përçues bien në kontakt, rrjedh një rrjedhë elektronesh që rezulton nga përçuesi 1 te përçuesi 2. Kjo çon në faktin se përçuesi i parë, duke humbur elektrone, ngarkohet pozitivisht, dhe përcjellësi i dytë, duke fituar negative shtesë ngarkesa ngarkohet negativisht. Për shkak të karikimit, të gjitha nivelet e energjisë së metalit 1 zhvendosje poshtë dhe metali 2 zhvendoset lart. Procesi i zhvendosjes së nivelit dhe procesi i kalimit të elektroneve nga përçuesi 1 në përçuesin 2 do të vazhdojë derisa nivelet Fermi të të dy përçuesve të rreshtohen (Fig. 9 b). Siç mund të shihet nga kjo figurë, gjendja e ekuilibrit korrespondon me ndryshimin potencial midis niveleve zero të përcjellësve 0 1 dhe 0 2:

.(11)

Diferencë potenciale V K.R.P thirrur diferenca e mundshme e kontaktit. Rrjedhimisht, diferenca e potencialit të kontaktit përcaktohet nga ndryshimi në funksionin e punës së elektroneve nga përçuesit kontaktues. Rezultati i marrë është i vlefshëm për çdo metodë të shkëmbimit të elektroneve midis dy materialeve, duke përfshirë emetimin termionik në vakum, përmes një qarku të jashtëm, etj. Rezultate të ngjashme merren kur metali kontakton një gjysmëpërçues. Një ndryshim i potencialit të kontaktit lind midis metaleve dhe gjysmëpërçuesit, i cili është afërsisht i njëjti rend i madhësisë si në rastin e kontaktit midis dy metaleve (afërsisht 1 V). I vetmi ndryshim është se nëse te përçuesit i gjithë diferenca e potencialit të kontaktit bie pothuajse në hendekun midis metaleve, atëherë kur një metal bie në kontakt me një gjysmëpërçues, i gjithë diferenca e potencialit të kontaktit bie mbi gjysmëpërçuesin, në të cilin është një shtresë mjaft e madhe. formuar, pasuruar ose varfëruar nga elektronet. Nëse kjo shtresë është e varfëruar me elektrone (në rastin kur funksioni i punës së një gjysmëpërçuesi të tipit n është më i vogël se funksioni i punës së metalit), atëherë një shtresë e tillë quajtur bllokim dhe një tranzicion i tillë do të ketë veti drejtuese. Barriera e mundshme që lind në kontaktin ndreqës të një metali me një gjysmëpërçues quhet Barriera Schottky, dhe diodat që funksionojnë në bazë të saj - Diodat Schottky.

Volt-amperKarakteristikat e një katode termionike në densitet të ulët të rrymës emetuese. Efekti Schottky

Nëse krijohet një ndryshim potencial midis katodës termionike dhe anodës së diodës (Fig. 5) V, duke parandaluar lëvizjen e elektroneve në anodë, atëherë vetëm ato që fluturojnë nga katoda me një rezervë të energjisë kinetike jo më të vogël se energjia e fushës elektrostatike midis anodës dhe katodës do të mund të arrijnë në anodë, d.m.th. -e V(V< 0). Për ta bërë këtë, energjia e tyre në katodën termionike duhet të jetë jo më pak W 0 –еV. Pastaj, duke zëvendësuar në formulë Richardson-Deshman (10) W 0 në W 0 –еV, marrim shprehjen e mëposhtme për densitetin e rrymës së emetimit termik:

,(12)

Këtu j S– dendësia e rrymës së ngopjes. Le të marrim logaritmin e kësaj shprehjeje

.(13)

Në një potencial pozitiv në anodë, të gjitha elektronet që largohen nga katoda termionike ulen në anodë. Prandaj, rryma në qark nuk duhet të ndryshojë, duke mbetur e barabartë me rrymën e ngopjes. Kështu, volt-amper Karakteristika (karakteristika e rrymës-tensionit) e katodës termike do të ketë formën e treguar në Fig. 10 (lakorja a).

Një karakteristikë e ngjashme e tensionit të rrymës vërehet vetëm në densitet relativisht të ulëta të rrymës së emetimit dhe potenciale të larta pozitive në anodë, kur një ngarkesë e konsiderueshme e hapësirës elektronike nuk lind pranë sipërfaqes që lëshon. Karakteristikat e tensionit aktual të katodës termionike duke marrë parasysh ngarkesën hapësinore, të diskutuara në seksion. 6.

Le të vërejmë një veçori tjetër të rëndësishme të karakteristikës së tensionit të rrymës në densitet të ulët të rrymës së emetimit. Përfundimi është se termorryma arrin ngopjen në V=0, vlen vetëm për rastin kur materialet katodë dhe anodë kanë të njëjtin funksion të punës termodinamike. Nëse funksionet e punës së katodës dhe anodës nuk janë të barabarta, atëherë shfaqet një ndryshim i potencialit të kontaktit midis anodës dhe katodës. Në këtë rast, edhe në mungesë të një fushe elektrike të jashtme ( V=0) ekziston një fushë elektrike ndërmjet anodës dhe katodës për shkak të ndryshimit të potencialit të kontaktit. Për shembull, nëse W 0k< W 0a atëherë anoda do të ngarkohet negativisht në raport me katodën. Për të shkatërruar diferencën e potencialit të kontaktit, duhet të aplikohet një paragjykim pozitiv në anodë. Kjo është arsyeja pse volt-amper karakteristika e katodës së nxehtë zhvendoset nga sasia e diferencës së potencialit të kontaktit drejt potencialit pozitiv (Fig. 10, kurba b). Me një marrëdhënie të anasjelltë ndërmjet W 0k Dhe W 0a drejtimi i zhvendosjes së karakteristikës rrymë-tension është i kundërt (lakorja c në figurën 10).

Përfundim rreth pavarësisë së densitetit të rrymës së ngopjes në V>0 është shumë e idealizuar. Në karakteristikat reale të rrymës-tensionit të emetimit termionik, vërehet një rritje e lehtë e rrymës së emetimit termionik me rritjen e V në modalitetin e ngopjes, e cila shoqërohet me Efekti Schottky(Fig. 11).

Efekti Schottky është një rënie në funksionin e punës së elektroneve nga trupat e ngurtë nën ndikimin e një fushe elektrike të jashtme përshpejtuese.

Për të shpjeguar efektin Schottky, merrni parasysh forcat që veprojnë në një elektron afër sipërfaqes së një kristali. Në përputhje me ligjin e induksionit elektrostatik, ngarkesat sipërfaqësore të shenjës së kundërt induktohen në sipërfaqen e kristalit, të cilat përcaktojnë bashkëveprimin e elektronit me sipërfaqen e kristalit. Në përputhje me metodën e imazheve elektrike, veprimi i ngarkesave reale sipërfaqësore në një elektron zëvendësohet nga veprimi i një fiktive. pikë pozitive ngarkuar +e, i vendosur në të njëjtën distancë nga sipërfaqja e kristalit si elektroni, por në anën e kundërt të sipërfaqes (Fig. 12). Pastaj, në përputhje me ligjin e Kulombit, forca e ndërveprimit midis dy ngarkesave pika

,(14)

Këtu ε o- konstanta elektrike: Xështë distanca ndërmjet elektronit dhe sipërfaqes së kristalit.

Energjia potenciale e një elektroni në fushën e forcës elektrike të imazhit, nëse llogaritet nga niveli zero i vakumit, është e barabartë me

.(15)

Energjia potenciale e një elektroni në një fushë elektrike të jashtme përshpejtuese E

Energjia totale potenciale e një elektroni

.(17)

Një përcaktim grafik i energjisë totale të një elektroni të vendosur afër sipërfaqes së kristalit është paraqitur në Fig. 13, e cila tregon qartë një ulje të funksionit të punës së një elektroni nga kristali. Lakorja totale e energjisë potenciale të elektroneve (kurba e ngurtë në Fig. 13) arrin maksimumin në pikën x m:

.(18)

Kjo pikë është 10 Å nga sipërfaqja me forcën e fushës së jashtme » 3× 10 6 V/cm.

Në pikën X m energjia totale potenciale e barabartë me uljen e pengesës së mundshme (dhe, rrjedhimisht, uljen e funksionit të punës),

.(19)

Si rezultat i efektit Schottky, rryma e diodës termike në një tension pozitiv në anodë rritet me rritjen e tensionit të anodës. Ky efekt manifestohet jo vetëm kur elektronet emetohen në një vakum, por edhe kur ato lëvizin përmes kontakteve metal-gjysmëpërçues ose metal-izolues.

6. Rrymat në vakum të kufizuara nga ngarkesa hapësinore. Ligji i "tre sekondave"

Në densitetet e larta të rrymës së emetimit termionik, karakteristikat e tensionit të rrymës ndikohen ndjeshëm nga ngarkesa negative vëllimore që lind midis katodës dhe anodës. Kjo ngarkesë negative në masë parandalon që elektronet që ikin nga katoda të arrijnë në anodë. Kështu, rryma e anodës rezulton të jetë më e vogël se rryma e emetimit të elektroneve nga katoda. Kur një potencial pozitiv aplikohet në anodë, pengesa potenciale shtesë në katodë e krijuar nga ngarkesa hapësinore zvogëlohet dhe rryma e anodës rritet. Kjo është një pamje cilësore e ndikimit të ngarkesës hapësinore në karakteristikën e tensionit aktual të një diode termike. Kjo çështje u hulumtua teorikisht nga Langmuir në 1913.

Le të llogarisim, sipas një numri supozimesh thjeshtuese, varësinë e rrymës termike të diodës nga diferenca e potencialit të jashtëm të aplikuar midis anodës dhe katodës dhe të gjejmë shpërndarjen e fushës, potencialit dhe përqendrimit të elektroneve midis anodës dhe katodës, duke marrë parasysh ngarkesa hapësinore.

Oriz. 14. Në përfundim të ligjit të "tre sekondave"

Le të supozojmë se elektrodat e diodës janë të sheshta. Me një distancë të vogël ndërmjet anodës dhe katodës d ato mund të konsiderohen pafundësisht të mëdha. Ne vendosim origjinën e koordinatave në sipërfaqen e katodës dhe boshtin X Le ta drejtojmë pingul me këtë sipërfaqe drejt anodës (Fig. 14). Ne do ta mbajmë temperaturën e katodës konstante dhe të barabartë T. Potenciali i fushës elektrostatike j , që ekziston në hapësirën ndërmjet anodës dhe katodës, do të jetë funksion i vetëm një koordinate X. Ai duhet të kënaqë ekuacioni i Poisson-it

,(20)

Këtu r – dendësia e ngarkesës vëllimore; n– përqendrimi i elektroneve; j , r Dhe n janë funksione të koordinatës X.

Duke marrë parasysh se dendësia e rrymës ndërmjet katodës dhe anodës

dhe shpejtësia e elektroneve v mund të përcaktohet nga ekuacioni

Ku m– masa e elektroneve, ekuacioni (20) mund të shndërrohet në formë

, .(21)

Ky ekuacion duhet të plotësohet me kushte kufitare

Këto kushte kufitare rrjedhin nga fakti që fuqia potenciale dhe e fushës elektrike në sipërfaqen e katodës duhet të zhduket. Duke shumëzuar të dyja anët e ekuacionit (21) me dj /dx, marrim

.(23)

Duke marrë parasysh atë

(24a)

Dhe , (24b)

shkruajmë (23) në formën

.(25)

Tani mund t'i integrojmë të dyja anët e ekuacionit (25). X duke filluar nga 0 në atë vlerë x, në të cilën potenciali është i barabartë j . Pastaj, duke marrë parasysh kushtet kufitare (22), marrim

Duke integruar të dyja pjesët (27) duke filluar nga X=0, j =0 deri në X=1, j= V a, marrim

.(28)

Duke vendosur në katror të dy anët e barazisë (28) dhe duke shprehur densitetin e rrymës j nga A sipas (21), marrim

.(30)

Formula (29) quhet "ligji i tre sekondave" i Langmuir.

Ky ligj vlen për elektroda me formë arbitrare. Shprehja për koeficientin numerik varet nga forma e elektrodave. Formulat e marra më sipër bëjnë të mundur llogaritjen e shpërndarjes së potencialit, forcës së fushës elektrike dhe densitetit të elektroneve në hapësirën midis katodës dhe anodës. Integrimi i shprehjes (26) duke filluar nga X=0 në vlerën kur potenciali është i barabartë j , çon në lidhje

ato. potenciali ndryshon proporcionalisht me distancën nga katoda X në fuqinë e 4/3. Derivat dj/ dx karakterizon forcën e fushës elektrike ndërmjet elektrodave. Sipas (26), madhësia e forcës së fushës elektrike E ~X 19 . Së fundi, përqendrimi i elektroneve

(32)

dhe, sipas (31) n(x)~ (1/x) 2/9 .

varësitë j (X ), E(X) Dhe n(X) janë paraqitur në Fig. 15. Nëse X→0, atëherë përqendrimi tenton në pafundësi. Kjo është pasojë e neglizhimit të shpejtësive termike të elektroneve në katodë. Në një situatë reale, gjatë emetimit termionik, elektronet largohen nga katoda jo me shpejtësi zero, por me një shpejtësi të caktuar të emetimit të fundëm. Në këtë rast, rryma e anodës do të ekzistojë edhe nëse ka një fushë të vogël elektrike të kundërt pranë katodës. Rrjedhimisht, dendësia e ngarkesës së vëllimit mund të ndryshojë në vlera të tilla që potenciali pranë katodës të ulet në vlera negative (Fig. 16). Me rritjen e tensionit të anodës, potenciali minimal zvogëlohet dhe i afrohet katodës (lakoret 1 dhe 2 në Fig. 16). Në një tension mjaft të lartë në anodë, potenciali minimal bashkohet me katodën, forca e fushës në katodë bëhet zero dhe varësia j (X) afrohet (29), llogaritur pa marrë parasysh shpejtësitë fillestare të elektroneve (lakorja 3 në Fig. 16). Në tensione të larta anodike, ngarkesa hapësinore është pothuajse plotësisht e tretur dhe potenciali ndërmjet katodës dhe anodës ndryshon sipas një ligji linear (lakorja 4, Fig. 16).

Kështu, shpërndarja e potencialit në hapësirën ndërelektrodike, duke marrë parasysh shpejtësitë fillestare të elektroneve, ndryshon ndjeshëm nga ajo që është baza e modelit të idealizuar kur nxjerr ligjin "tre sekonda". Kjo çon në një ndryshim dhe varësi të densitetit të rrymës së anodës. Llogaritja duke marrë parasysh shpejtësitë fillestare të elektroneve për rastin e shpërndarjes së potencialit të paraqitur në Fig. 17, dhe për elektroda cilindrike jep varësinë e mëposhtme për rrymën totale të emetimit termionik I (I=jS, Ku S- zona e prerjes tërthore të termorrymës):

.(33)

Opsione x m Dhe Vm të përcaktuar nga lloji i varësisë j (X), kuptimi i tyre është i qartë nga Fig. 17. Parametri X m e barabartë me distancën nga katoda në të cilën potenciali arrin vlerën e tij minimale = Vm. Faktori C(x m), përveç x m, varet nga rrezet e katodës dhe anodës. Ekuacioni (33) është i vlefshëm për ndryshime të vogla në tensionin e anodës, sepse Dhe X m Dhe Vm, siç u diskutua më lart, varen nga tensioni i anodës.

Kështu, ligji i "tre sekondave" nuk është universal; ai është i vlefshëm vetëm në një gamë relativisht të ngushtë tensionesh dhe rrymash. Sidoqoftë, është një shembull i qartë i marrëdhënies jolineare midis rrymës dhe tensionit në një pajisje elektronike. Jolineariteti i karakteristikës së tensionit aktual është tipari më i rëndësishëm i shumë elementeve të qarqeve radio dhe elektrike, duke përfshirë elementët e elektronikës në gjendje të ngurtë.

Pjesa 2. Puna laboratorike

7. Vendosja eksperimentale për studimin e emetimit termionik

Puna laboratorike nr. 1 dhe 2 kryhet në një instalim laboratorik, të zbatuar mbi bazën e një stendë laboratorike universale. Diagrami i instalimit është paraqitur në Fig. 18. Seksioni matës përmban një diodë vakum EL me një katodë të ndezur direkt ose indirekt. Paneli i përparmë i seksionit matës shfaq kontaktet e filamentit "Inkandeshente", anodës "Anodë" dhe katodës "Katodë". Burimi i filamentit është një burim i stabilizuar i rrymës direkte të tipit B5-44A. Ikona I në diagram tregon se burimi funksionon në modalitetin e stabilizimit aktual. Procedura për të punuar me një burim të rrymës direkte mund të gjendet në përshkrimin teknik dhe udhëzimet e funksionimit për këtë pajisje. Përshkrime të ngjashme janë të disponueshme për të gjitha instrumentet matëse elektrike të përdorura në punën laboratorike. Qarku i anodës përfshin një burim të stabilizuar të rrymës direkte B5-45A dhe një voltmetër universal dixhital B7-21A, i përdorur në modalitetin e matjes së rrymës direkte për të matur rrymën e anodës së diodës termike. Për të matur tensionin e anodës dhe rrymën e ngrohjes së katodës, mund të përdorni pajisje të integruara në burimin e energjisë ose të lidhni një voltmetër shtesë RV7-32 për një matje më të saktë të tensionit në katodë.

Seksioni matës mund të përmbajë dioda vakum me rryma të ndryshme të filamentit të katodës. Në rrymën nominale të filamentit, dioda funksionon në mënyrën e kufizimit të rrymës së anodës nga ngarkesa hapësinore. Kjo mënyrë është e nevojshme për të kryer punën laboratorike nr. 1. Puna laboratorike nr. 2 kryhet në rryma të reduktuara të filamentit, kur ndikimi i ngarkesës hapësinore është i parëndësishëm. Kur vendosni rrymën e filamentit, duhet të jeni veçanërisht të kujdesshëm, sepse Teprica e rrymës së filamentit mbi vlerën e saj nominale për një tub të caktuar vakumi çon në djegie të filamentit të katodës dhe dështim të diodës. Prandaj, kur përgatiteni për punë, sigurohuni që të kontrolloni me mësuesin ose inxhinierin tuaj vlerën e rrymës së filamentit të funksionimit të diodës së përdorur në punë; sigurohuni që të shkruani të dhënat në librin tuaj të punës dhe t'i përdorni ato kur hartoni një raport mbi punë laboratorike.

8. Puna laboratorike nr.1. Studimi i ndikimit të ngarkesës hapësinore në volt-amperkarakteristikat e rrymës termike

Qëllimi i punës: studim eksperimental i varësisë së rrymës termionike të emetimit nga tensioni i anodës, përcaktimi i eksponentit në ligjin "tre sekonda".

Volt-amper Karakteristika e rrymës së emetimit termionik përshkruhet nga ligji i "tre sekondave" (shih seksionin 6). Kjo mënyrë e funksionimit të diodës ndodh në rryma mjaft të larta të filamentit katodë. Në mënyrë tipike, në rrymën e vlerësuar të filamentit, rryma e diodës së vakumit është e kufizuar nga ngarkesa e hapësirës.

Konfigurimi eksperimental për kryerjen e kësaj pune laboratorike përshkruhet në Seksion. 7. Gjatë punës, është e nevojshme të matet karakteristika aktuale e tensionit të diodës në rrymën nominale të filamentit. Vlera e shkallës së rrymës së funksionimit të tubit të vakumit të përdorur duhet të merret nga një mësues ose inxhinier dhe të shkruhet në një libër pune.

Rradhe pune

1. Njihuni me përshkrimin dhe procedurën për funksionimin e instrumenteve të nevojshme për funksionimin e konfigurimit eksperimental. Montoni qarkun sipas figurës 18. Instalimi mund të lidhet me rrjetin vetëm pasi të kontrollohet korrektësia e qarkut të montuar nga një inxhinier ose mësues.

2. Ndizni furnizimin me energji të rrymës së filamentit katodë dhe vendosni rrymën e kërkuar të filamentit. Meqenëse kur ndryshon rryma e filamentit, temperatura dhe rezistenca e filamentit ndryshon, gjë që, nga ana tjetër, çon në një ndryshim në rrymën e filamentit, rregullimi duhet të kryhet duke përdorur metodën e përafrimeve të njëpasnjëshme. Pas përfundimit të rregullimit, duhet të prisni afërsisht 5 minuta që rryma e filamentit dhe temperatura e katodës të stabilizohen.

3. Lidhni një burim tensioni konstant në qarkun e anodës dhe, duke ndryshuar tensionin në anodë, matni pikë për pikë karakteristikën e tensionit aktual. Merrni karakteristikën e tensionit aktual në rangun 0...25 V, çdo 0.5...1 V.

Unë a(V a), Ku Unë a- rryma e anodës, V a– tensioni i anodës.

5. Nëse diapazoni i ndryshimeve në tensionin e anodës merret si i vogël, atëherë vlerat x m, C(x,n) Dhe Vm, i përfshirë në formulën (33), mund të merret konstante. Në liri V a madhësia Vm mund të neglizhohet. Si rezultat, formula (33) shndërrohet në formë (pas kalimit nga dendësia e rrymës termike j tek e tija kuptimin e plotë I)

6. Nga formula (34) përcaktoni vlerën ME për tre vlera maksimale të tensionit të anodës në karakteristikën e tensionit aktual. Llogaritni mesataren aritmetike të vlerave të fituara. Duke e zëvendësuar këtë vlerë në formulën (33), përcaktoni vlerën Vm për tre vlera minimale të tensionit në anodë dhe llogaritni vlerën mesatare aritmetike Vm.

7. Përdorimi i vlerës së fituar Vm, vizatoni varësinë e ln Unë a nga ln( V a+|Vm|). Përcaktoni shkallën e varësisë nga tangjentja e këndit të këtij grafiku Unë a(V a + Vm). Duhet të jetë afër 1.5.

8. Përgatitni një raport për punën.

Kërkesat e raportit

5. Përfundime mbi punën.

Pyetje kontrolli

1. Si quhet dukuria e emetimit termionik? Përcaktoni funksionin e punës së një elektroni. Cili është ndryshimi midis funksionit të punës termodinamike dhe asaj të jashtme?

2. Shpjegoni arsyet e shfaqjes së një pengese potenciale në kufirin e vakumit të ngurtë.

3. Shpjegoni, bazuar në diagramin e energjisë së metalit dhe në kurbën e shpërndarjes së energjisë së elektroneve, emetimin termik të elektroneve nga metali.

4. Në çfarë kushtesh vërehet rryma termionike? Si mund të vëzhgoni rrymën termionike? Si varet rryma e diodës termike nga fusha elektrike e aplikuar?

5. Tregoni ligjin Richardson-Deshman

6. Shpjegoni tablonë cilësore të ndikimit të një ngarkese volumore negative në karakteristikën e rrymës-tensionit të një diode termike. Formuloni ligjin "tre sekonda" të Langmuir.

7. Cilat janë shpërndarjet e potencialit, fuqisë së fushës elektrike dhe densitetit të elektroneve në hapësirën ndërmjet katodës dhe anodës në rrymat e kufizuara nga ngarkesa hapësinore?

8. Cila është varësia e rrymës së emetimit termik nga tensioni ndërmjet anodës dhe katodës, duke marrë parasysh ngarkesën hapësinore dhe shpejtësitë fillestare të elektroneve? Shpjegoni kuptimin e parametrave që përcaktojnë këtë varësi;

9. Shpjegoni dizajnin e konfigurimit eksperimental për studimin e emetimit termionik. Shpjegoni qëllimin e elementeve individuale të qarkut.

10. Shpjegoni metodën e përcaktimit eksperimental të eksponentit në ligjin e “tre sekondave”.

9. Puna laboratorike nr.2. Studimi i emetimit termionik në densitet të ulët të rrymës me emetim

Qëllimi i punës: të studiojë karakteristikat e rrymës-tensionit të një diode termike në një rrymë ngrohjeje të ulët katodë. Përcaktimi nga rezultatet eksperimentale të ndryshimit të potencialit të kontaktit midis katodës dhe anodës, temperaturës së katodës.

Në densitet të ulët të rrymës termike volt-amper karakteristika ka një pamje karakteristike me një pikë përkuljeje që i përgjigjet modulit të diferencës së potencialit të kontaktit ndërmjet katodës dhe anodës (Fig. 10). Temperatura e katodës mund të përcaktohet si më poshtë. Le të vazhdojmë me ekuacionin (12), i cili përshkruan karakteristikën e rrymës-tensionit të emetimit termionik në densitet të ulët të rrymës, nga densiteti i rrymës termike j në vlerën e plotë të saj I(j=une/S, Ku S- zona e prerjes tërthore të termorrymës). Pastaj marrim

Ku Unë S– rryma e ngopjes.

Duke marrë logaritmet e (35), kemi

.(36)

Në masën që ekuacioni (36) përshkruan karakteristikën e tensionit të rrymës në zonën në të majtë të pikës së përkuljes, atëherë për të përcaktuar temperaturën e katodës është e nevojshme të merren çdo dy pikë në këtë zonë me rryma anode Unë një 1, Unë një 2 dhe tensionet e anodës U a 1, U dhe 2 përkatësisht. Pastaj, sipas ekuacionit (36),

Nga këtu marrim formulën e punës për temperaturën e katodës

.(37)

Rradhe pune

Për të kryer punë laboratorike duhet:

1. Njihuni me përshkrimin dhe procedurën për funksionimin e instrumenteve të nevojshme për funksionimin e konfigurimit eksperimental. Montoni qarkun sipas Fig. 18. Instalimi mund të lidhet me rrjetin vetëm pasi të kontrollohet korrektësia e qarkut të montuar nga një inxhinier ose mësues.

2. Ndizni furnizimin me energji të rrymës së filamentit katodë dhe vendosni rrymën e kërkuar të filamentit. Pas vendosjes së rrymës, duhet të prisni afërsisht 5 minuta që rryma e filamentit dhe temperatura e katodës të stabilizohen.

3. Lidhni një burim tensioni konstant në qarkun e anodës dhe, duke ndryshuar tensionin në anodë, matni pikë për pikë karakteristikën e tensionit aktual. Volt-amper merrni karakteristikën në intervalin 0...5 V çdo 0.05...0.2 V.

4. Paraqisni rezultatet e matjes në një grafik në ln koordinata Unë a(V a), Ku Unë a- rryma e anodës, V a– tensioni i anodës. Meqenëse në këtë punë diferenca e potencialit të kontaktit përcaktohet grafikisht, shkalla përgjatë boshtit horizontal duhet të zgjidhet në mënyrë që saktësia e përcaktimit V K.R.P ishte jo më pak se 0,1 V.

5. Duke përdorur pikën e lakimit të karakteristikës së rrymës-tensionit, përcaktoni ndryshimin e potencialit të kontaktit midis anodës dhe katodës.

6. Përcaktoni temperaturën e katodës për tre çifte pikash në seksionin linear të pjerrët të karakteristikës së rrymës-tensionit në të majtë të pikës së përkuljes. Temperatura e katodës duhet të llogaritet duke përdorur formulën (37). Llogaritni temperaturën mesatare nga këto të dhëna.

7. Përgatitni një raport për punën.

Kërkesat e raportit

Raporti hartohet në një fletë standarde letre A4 dhe duhet të përmbajë:

1. Informacion bazë mbi teorinë.

2. Diagrami i konfigurimit eksperimental dhe përshkrimi i shkurtër i tij.

3. Rezultatet e matjeve dhe llogaritjeve.

4. Analiza e rezultateve të marra eksperimentale.

5. Përfundime mbi punën.

Pyetje kontrolli

1. Listoni llojet e emetimit të elektroneve. Çfarë e shkakton lirimin e elektroneve në secilin lloj të emetimit të elektroneve?

2. Shpjegoni dukurinë e emetimit termionik. Përcaktoni funksionin e punës së një elektroni nga një trup i ngurtë. Si mund ta shpjegojmë ekzistencën e një pengese potenciale në kufirin e vakumit të ngurtë?

3. Shpjegoni, bazuar në diagramin e energjisë së metalit dhe në kurbën e shpërndarjes së energjisë së elektroneve, emetimin termik të elektroneve nga metali.

4. Tregoni ligjin Richardson-Deshman. Shpjegoni kuptimin fizik të sasive të përfshira në këtë ligj.

5. Cilat janë veçoritë e karakteristikave të rrymës-tensionit të katodës termionike në densitet të ulët të rrymës emetuese? Si ndikon ndryshimi i potencialit të kontaktit midis katodës dhe anodës?

6. Cili është efekti Schottky? Si shpjegohet ky efekt?

7. Shpjegoni uljen e pengesës potenciale për elektronet nën ndikimin e një fushe elektrike.

8. Si do të përcaktohet temperatura e katodës në këtë laborator?

9. Shpjegoni metodën për përcaktimin e diferencës së potencialit të kontaktit në këtë punë.

10. Shpjegoni diagramin dhe qëllimin e elementeve individuale të konfigurimit të laboratorit.