XXII. Тарау. Термоэлектрондық эмиссия және

ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТЕР МЕН МЕТАЛДАРДАҒЫ

КОНТАКТІЛІК ҚҰБЫЛЫСТАР

§1. Электрондардың металдан шыгу жұмысы.

Металдар өзінен-өзі оң зарядка ие бола алмайды. Өйткені,

металдардағы өткізгіштік электрондар өздігінен металды тастап кете

алмайды. Мұны электрондар үшін, металдарда потенциялдык

шүнкыр болатындыгымен түсіндіруге болады. Сонымен, металл

бетгерінде болатын, потенциялдык тосқауылды жеңіп шыгатын

энергиясы бар электрондар ғана металдарды тастап кете алады. Осы

тоскауылды қамтамасыз ететін күштердің тегі кандай болатынын

қарастырайық.

Метапл решеткасының, яғни тордың, оң иондарының сырткы

қабатынан бір электрон босап шығатын болса, онда электрон тастап

кеткен жерде, артық оң заряд пайда болады да, Кулон заңына сәйкес

жылдамдығы онша үлкен емес электрондарды кері қайыруға мэжбүр

етеді. Сөйтіп, жеке электрондар үнемі металл бетінен шығып-келіп

отырады да, одан бірнеше атомаралық кашықгыққа үзап кетіп, кері

оралады. Осының нәтижесінде металл электрондардың жүқа бүлты-

мен қоршалған болып шығады. Осы бүлт иондардың жеке қабатымен

біріге келе, электрлік кос к абат түзеді. Осындай қабатта электрон-

дарға эсер ететін күш металдардың ішіне қарай бағытталады.

Сондықтан, электрондарды сыртқа қарай көшіру үшін, осы күштерге

қарсы жүмыс істеу керек.

Сонымен, электрондарды қатгы немесе сүйық денеден вакуумға

айдап шығару үшін, осы электронға беруге қажетті ең аз энергия

шыгу жүмысы деп аталады.

Шығу жүмысын е<р арқылы анықтаймыз.

Мүндағы, <р -өлшемділігі потенциал өлшемі болатын, шыгу

потенциалы деп атапатын шама. Электрондардың потенциалдық

энергиясы болады. Оны \^ р деп белгілейді. Ол электрон түрган

нүктенің потенциялы <р-мен мынандай қатыста болады:

Цг„=е<р. {**)

Электрон заряды теріс болғандықтан, нүктенің потенциалы мен

электронның потенциалдык энергияларының таңбалары эр түрлі

болады.Металлдардағы электронның толық энергиясы потенциалдык

жэне ки нетикалык энергиялардан түрады.

273

№..1

:ш Ш М

№..

Металлдардың кванттык теориясына сэйкес, өткізгіштік

электрондардың кинетикалык энергиясының мэні абсолют ноль

кезінде (Т=0), нольден бастап, Ферми денгейімен тең болатын і\ітп

максимум деңгейіне дэл келгенге дейінгі арапыкта болады. Мына 37-

суретте вткізгіштік зонасының

энергетикалык деңгейлері,

потенциалдык шұнкырга іштей

сызылган және мұнда 0°К

кезіндегі бос деңгейлер

пунктирмен кескінделген.

Метапдардын шегінен жұ-

лып шыгару үшін, эр түрлі эле-

ктрондарга бір-бірінен өзгеше 3 7 -сур*1

энергия беру керек. Мэселен, өткізгіштік зонасының ең төменгі

деңгейіндегі электронга №г энергиясын беру керек. Ал, Ферми

деңгейінде болатын электронга:

энергия жеткілікті. Сондықтан, жогарыда айтылганга сэйкес,

электрондардың шыгу жұмысы мына өрнекпен аныкталады:

А = е<р = КГ' - К г . (140)

Осы айтылгандардан мынадай қорытынды шыгады:

1. Ферми деңгейінің xVг температурага байланысты өзгеруіне

сэйкес электрондардын метапдан шыгу жұмысы да температурага

тэуелді болады.

2. Шыгу жұмысының шамасы металл бетінің күйіне, атап

айтканда, оның тазалығына да байланысты болады.