Термоэлектронная эмиссия

Заключается в том, что раскаленная поверхность электрода испускает электроны. Энергия, необходимая для вырыва электронов, получается за счет изменения собственной энергии электронов проводимости при очень высокой температуре материала, она возрастает пропорционально температуре.

Некоторые электроны достигают энергий достаточных для преодоления потенциального барьера, вылетают в окружающее пространство, становясь свободными электронами.

Плотность тока определяется по формуле Ричардсона-Дешмана

, А/мм²

где - эмиссионная постоянная

,

- плотность тока при термоэлектронной эмиссии.

Эмитированные электроны имеют Максвеловское распределение.

Среднее значение энергии

.

При движении электронов в токе вдоль оси X

,

,

.

Начальные скорости не велики при .

.

Влияние ускоряющего поля эффект шоттки

В практических условиях на поверхности катода всегда имеется ускоряющее или тормозящее электрическое поле. Если, например, положительно и не велико, то вблизи катода накапливается отрицательный заряд. Его поле тормозит электроны и часть из них возвращается обратно на катод. Потенциальный барьер продолжает подниматься еще, и на высоте сверх нормальной высоты , которая обусловлена физическими свойствами эммиторами.

а) при небольших напряжения и на катоде;

б) при больших напряжениях в режиме насыщения.

При увеличении анодный ток растет, значение уменьшается, поле на катоде делается ускоряющим. Однако с увеличением анодный ток продолжает расти и дальше это происходит в связи с уменьшением работы выхода. Внешнее электрическое поле как бы вытягивает электроны за пределы металла, тем самым понижая работу выхода и увеличивая электронную эмиссию с катода.

Термоэлектрическая эмиссия, усиленная электрическим полем, называется автотермоэлектронной эмиссией.

Изменение работы выхода под действием электрического поля называется эффектом Шоттке.

Изменение формы потенциального барьера при наличии

Ускоряющего поля (справа), функция распределения (слева)

,

,

.

В условиях сварочной дуги электроны, эмитированные катодом, встречают нейтральные атомы столба, ионизируют их на пути своего пробега. При этом создается положительный заряд ионов, который увеличивает напряженность ускоряющего поля перед катодом.

(для тугоплавких катодов)

Автоэлектронная эмиссия или туннельные переходы

При низких температурах в силовых электрических полях напряженностью наблюдается электронная эмиссия, быстровозрастающая с увеличением , а так же с повышением поверхностных дефектов, имеющих заострение поверхности. Электроны проходят сквозь узкий барьер, непосредственно с уровня Ферми и ниже, без затраты энергии. Эти переходы носят название туннельные переходы и объясняются волновыми свойствами электронов.

,

А/см²,

где и - постоянная, зависящая от металла катода.

Чем больше , тем уже барьер и тем больше плотность

(плавящиеся катоды).