Лекция законы постоянного тока
жүктеу/скачать 0,75 Mb. Pdf көрінісі
|
Лекция 6 (пост ток)
|
J нас = СТ 2 е -A/(kT) ,
(3.107)
где А — работа выхода электронов из катода, Т— термодинамическая температура, С— постоянная, теоретически одинаковая для всех металлов (это не подтверждается экспериментом, что, по-видимому, объясняется поверхностными эффектами). Уменьшение работы выхода приводит к Рисунок 3.21 резкому увеличению плотности тока насыщения. Поэтому применяются оксидные катоды (например, никель, покрытый оксидом щелочноземельного металла), работа выхода которых равна 1—1,5 эВ. На рисунке 3.21 представлены вольтамперные характеристики для двух температур катода: Т 1 и Т 2 причем Т 2
1 . С повышением температуры катода испускание электронов с катода интенсивнее, при этом увеличивается и ток насыщения. При U a = 0 наблюдается анодный ток, т. е. некоторые электроны, эмитируемые катодом, обладают энергией, достаточной для преодоления работы выхода и достижения анода без приложения электрического поля. Явление термоэлектронной эмиссии используется в приборах, в которых необходимо получить поток электронов в вакууме. Например, в электронных лампах, рентгеновских трубках, электронных микроскопах и т. д. Электронные лампы широко применяются в электро- и радиотехнике, автоматике и телемеханике для выпрямления переменных токов, усиления электрических сигналов и переменных токов, генерирования электромагнитных колебаний и т. д. В зависимости от назначения в лампах используются дополнительные управляющие электроды. 2 . Фотоэлектронная эмиссия — это эмиссия электронов из металла под действием света, а также коротковолнового электромагнитного излучения (например, рентгеновского). Основные закономерности этого явления будут рассмотрены позже при изучении фотоэлектрического эффекта. 3.
— это испускание электронов поверхностью металлов, полупроводников или диэлектриков при бомбардировке их пучком электронов. Вторичный электронный поток состоят из электронов, отраженных поверхностью (упруго и не упруго отраженные электроны), и «истинно» вторичных электронов — электронов, выбитых из металла, полупроводника или диэлектрика первичными электронами. Отношение числа вторичных электронов n 2 к числу первичных - n 1,
вызвавших эмиссию, называется коэффициентом вторичной электронной эмиссии = n 2 /n 1 .
зависит от природы материала поверхности, энергии бомбардирующих частиц и их угла падения на поверхность. У полупроводников и диэлектриков больше, чем у металлов. Это объясняется тем, что в металлах, где концентрация электронов проводимости велика,
вторичные электроны, часто сталкиваясь с ними, теряют свою энергию и не могут выйти из металла. В полупроводниках и диэлектриках же из-за малой концентрации электронов проводимости столкновение электронов проводимости со вторичными электронами происходит гораздо реже и вероятность выхода вторичных электронов из эмиттера возрастает в несколько раз. Рисунок 3.22 Для примера на рис. 3.22 приведена качественная зависимость коэффициента вторичной электронной эмиссии от энергии ε электронов, падающих на КС1. С увеличением энергии электронов возрастает, так как первичные электроны все глубже проникают в кристаллическую решетку и, следовательно, выбивают больше вторичных электронов. Однако при некоторой энергии первичных электронов начинает уменьшаться. Это связано с тем, что, с увеличением глубины проникновения первичных электронов, вторичным электронам всё труднее вырваться на поверхность. Значение max для KCl достигает 12 (для чистых металлов оно не превышает 2). Явление
вторичной электронной эмиссии используется в фотоэлектронных умножителях (ФЭУ), применяемых для усиления слабых электрических токов. ФЭУ представляет собой вакуумную трубку с фотокатодом К и анодом А, между которыми расположено несколько электродов - эмиттеров (рис.3.23). Электроны, вырванные из фотокатода под действием света, попадают на эмиттер Э 1 , пройдя ускоряют потенциалов между К и Э 1 . Из эмиттера Э 1
выбивается электронов. Усиленный таким образом электронный поток направляется на эмиттер Э 2 , и процесс умножения повторяется на всех последующих эмиттерах. Если ФЭУ содержит n электродов, то на аноде А, называемом коллектором, получается усиленный в n раз фотоэлектронный ток. 4.
— это эмиссия электронов с поверхности металлов под действием сильного внешнего электрического поля. Эти явления можно наблюдать в откачанной трубке, конфигурация электродов которой (катод — острие, анод - внутренняя поверхность трубки) позволяет при напряжениях примерно 10 3 В получать электрические поля напряженностью примерно 10 7 В/м. При постепенном повышении напряжения (уже при напряженности поля у поверхности катода примерно 10 5
10 6 В/м) возникает
слабый ток, обусловленный электронами, испускаемыми катодом. Сила этого тока увеличивается с повышением напряжения на трубке. Токи возникают при холодном катоде, поэтому описанное явление называется также холодной эмиссией. Объяснение механизма этого явления возможно лишь на основе квантовой теории. жүктеу/скачать 0,75 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|