Вопрос 40 Физические основы эмиссионной электроники.

Эмиссия-испускание электронов или ионов твердыми телами, которые происходят на границе твердого тело и газа при воздействии на поверхность тела физических факторов:

1. Электрического поля

2. Светового излучения

3. Электронной или ионной бомбардировки

Вещество с поверхности которого происходит эмиссия – эмиттер, устройство – катод. Работа выхода(двойной слой и сила зеркального отображения). А_вых – это работа по преодолению силы действующий на электрон со стороны двойного слоя плюс сила зеркального отображения. Двойной слой образуется вылетевшими электронами и положительными ионами. Электроны непрерывно вылетают за пределы узлов(граничного слоя узлов кристаллической решетки) и возвращаются обратно. Отсюда следует что образуется двойной слой: электронное облако(мешает вылету электронов), поверхность ионной решетки.

По Шоттки двойной слой можно рассматривать как конденсатор с расстоянием между обкладками (1-3)а а – размер постоянной кристаллической решетки. Двойной слой тормозит электроны путем воздействия электрического поля на электроны. ;

Из электростатики известно, что при удалении на расстояние х, много большее, чем а, на электрон действует кулоновская сила между удаляющимся электроном и наведённым в твёрдом теле зеркально расположенным положительным зарядом - сила зеркального отображения. Работа выхода металлов используемых в качестве эмиттеров равна -3 эВ. Для уменьшения работы выхода на поверхность металлической основы наносят вещество (пленку) с меньшей А_вых.и электроны уходят в керн. На поверхности эмиттера положительные ионы вместе с электронами ушедшими в керн формируют внутренний электрический слой. Электрическое поле создаваемое электрическим слоем ускоряет электроны и уменьшает А_вых в 2-3 раза. ,b – поверхностная плотность зарядов. Такие катоды – высокоэмиссионные пленочные катоды. В зависимости от вида подводимой энергии различают эмиссии.

1. Термоэлектронная

2. Фотоэлектронная

3. Вторичная электронная

4. Автоэлектронная

Термоэлектронная эмиссия – явление испускания электронов нагретыми телами в среду. Осуществляется за счет нагрева вещества, при котором электроны получают дополнительную энергию для преодоления потенциального барьера E_эл.> А_вых.. Основной характеристикой термоэлектронной эмиссии является – плотность тока насыщения. - формула Ричердсона-Дешмона. A₀-const, r-коэффициент отражения эмитированных электронов от потенциального барьера на границе тело-вакуум. Плотность тока насыщения увеличивается при увеличении температуры и при одинаковой температуре эмиттеры с меньшей работой выхода сильнее эмитируют электроны. Для повышения плотности тока насыщения необходимо отсутствие поля пространственного заряда над эмиттером. Между эмиттером и коллектором создается электрическое поле, ускоряющий электроны к коллектору. Под действием ускоряющего поля потенциальный барьер уменьшается , отсюда уменьшается А_вых на и приводит к увеличению . При создании эл.поля на поверхности п/п наблюдается не только понижение потенциального высоты потенциального барьера, но и проникновение поля вглубь п/п.Глубина проникновения поля зависит от концентрации свободных зарядов. Это приводит к значительно большему влиянию поля внутри п/п по сравнению с металлами. ТЭЭ используется в СВЧ приборах, газовых лазерах, газоразрядных приборах, рентгеновских трубках.