1) Сурм'яно-цезієвий фотокатод

Цей катод розроблений в 1936 р. Один із способів його виготовлення ¬ лення полягає в наступному. Випаровуванням таблетки сурми з вольфрамової нитки, що нагрівається струмом, на стінку скляної колби у вакуумі наноситься шар сурми. Потім, як і при виготовленні киснево-цезієвих катодів, в колбу переносять цезій. При цьому утворюється хімічна сполука SbCs3 з поверхневою плівкою цезію.

О триманий таким чином катод має роботу виходу, дещо більшу, ніж у киснево-цезієвого катода, а тому поріг фотоелектронної емісії лежить у нього в червоній видимій частині спектра (λ0 = 700 нм, рис. 3.14).

Рис. 3.14. Спектральні характеристики сурм'яно-цезієвого фотокатода звичайного (1) і обробленого киснем (2), крива залежності коефіцієнта фотоелектричного поглинання шару SbCs3 від частоти випромінювання (3)

Слабке окислення поверхні катода (сенсибілізація) збільшує інтегральну чутливість катода в два-три рази, доводячи її до 120 - 140 мкА / лм. Спектральна характеристика, як видно на рис.3.14, дещо зсувається в область більш довгих хвиль і охоплює всю видиму частину спектра. За формою вона наближається до кривої чутливості людського ока, що в ряді випадків дуже зручно. Квантовий вихід сурм'яноцезієвих катодів дуже великий.Його найбільше значення досягає 0,2 -0,25 електрона на квант. Перевагою сурм'яно-цезієвого катода є те, що його втомлювальність набагато менша втомлювальності киснево-цезієвого катода. Крім того, сурм'яно-цезієвий катод більш стійкий до температурних змін.

Механізм емісії сурм'яно-цезієвого катода також добре пояснюється напівпровідниковою теорією. На рис. 3.15 показана енергетична діаграма цього катода

Рис. 3.15. Енергетична діаграма сурм'яно-цезієвого фотокатода

Дослідження електропровідності і фотоелектронної емісії сурм'яно-цезієвого катода показали, що нижня межа зони провідності разташована дуже близько до верху потенційного бар'єру W0, а ширина забороненої зони становить близько 2 еВ, тобто порівняно невелика. Таким чином, за останніми даними цей фотоелектронний катод розглядається як власний напівпровідник, емісія якого обумовлена виходом електронів заповненої

валентної зони. Це підтверджується великою схожістю спектральної характеристики і кривою залежності коефіцієнта поглинання світла плівкою SbCs3 від частоти випромінювання. Така крива дана пунктиром на рис. 3.14. Відповідно, порогова частота ν0 сурм'яно-цезієвого катода визначається співвідношенням

2)Іскровий розряд.Позитивний і негативний стримери

Іскровий розряд виникає при порівняно великих тисках газу, близьких до атмосферного і тисках, що перевищують його. За цих умов напруга запалювання самостійного розряду висока. Одначе після іскрового пробою розрядного проміжку його опір різко зменшується, різко зростає струм, що призводить до перерозподілу спаду напруги в ланцюзі. Спад напруги на розрядному проміжку незначний. Основна його частина падає на опорі ланцюга і внутрішньому опорі джерела напруги.

Якщо джерело напруги має невелику потужність (великий внутрішній опір), то після короткочасного імпульсу розряд припиняється, напруга на електродах знову зростає, і картина іскрового пробою повторюється. Час наростання напруги та інтенсивність іскри тим більші, чим більша ємність між електродами іскрового проміжку. Це може бути власна його ємність або додатковий конденсатор. В останньому випадку розряд називається конденсованим.

При великій потужності джерела напруги і невеликому опорі в ланцюзі катод сильно розігрівається, починається термоелектронна емісія з його поверхні, і розряд переходить в стадію дугового розряду .

За зовнішнім виглядом іскровий розряд являє собою пучок яскравих звивистих смужок (каналів), які пронизують розрядний проміжок . У деяких випадках ці світні смужки обриваються в розрядному проміжку, не досягнувши другого електрода Таким чином, на відміну від стовпа тліючого або дугового розряду, розрядний проміжок при іскровому розряді виявляється неоднорідним.

.

При іскровому розряді спостерігаються стримери, що зароджуються близько анода і просуваються до катода (позитивні стримери), і стримери, що зароджуються біля катода і просуваються до анода (негативні стримери).

Трохи інакше розвивається позитивний стример. Його зародження починається в момент, коли голова материнської лавини досягає анода, електрони йдуть у ланцюг і перед анодом утворюється надлишковий об'ємний заряд позитивних іонів. У цьому випадку напруженість поля збільшується за лавиною, в просторі катод - об'ємний заряд іонів.

3)Спектр випромінювання світло діодів та його фізична природа

Світлодіод - це напівпровідниковий прилад з двома контактами, що перетворює енергію електричного струму в світлову. Наприклад, якщо в зразку створений p-n перехід, тобто межа між областями з дірковою (p-) і електронною (n-) провідністю, то при позитивній полярності зовнішнього джерела струму на контакті до p - області (і негативною - на контакті до n - області) потенційний бар'єр в p-n переході знижується і електрони з n - області инжектуються в р- область, а дірки з p - області - в n – область У ході розробок світлодіодів за останні десятиліття перераховані вище складні умови виконувалися послідовно для різних довжин хвиль, і ось з якими результатами. Червоні діоди на основі твердих розчинів арсенидів галію - алюмінію AlxGa1-xAs досягли зовнішнього квантового виходу випромінювання e e більше 15%. Діоди з фосфіду галію GaP, що світяться жовтувато-зеленим кольором, мають e  ~ 0.1%, але близькість спектру випромінювання до максимуму чутливості ока (l = 555 нм) забезпечила їм в 70-90-х роках широке застосування. ККД промислових зразків червоних , оранжево-жовтих і жовто-зелених світлодіодів на основі гетероструктур з твердих розчинів InyAlxGa1-x-yP були доведені до кінця 90-х років до e  = 25- 55 % [5]. Світловіддача діодних випромінювачів з різних матеріалів для всіх основних кольорів перевищила світловіддачу ламп розжарювання. Діоди стали приладами і оптоелектроніки, і світлотехніки.

Білет № 20

1 .Розподіл вторинних електронів по енергіях можна досліджувати методом гальмуючого поля. Для цього в принципову схему рис. 4.1 потрібно внести лише невеликі зміни: на колектор повинен подаватися відємний за величиною щодо вторинно-електронного катода потенціал. Вимірюючи струм вторинних електронів на колектор при різних негативних потенціалах і графічно диференціюючи криву I2 = f(Uc), отримуємо криву розподілу вторинних електронів по енергіях (рис. 4.3). Рис. 4.1. Схема дослідження вторинної електронної емісії металів

Експерименти, проведені за такою схемою, дають можливість встановити наступні закономірності вторинної емісії чистих металів. 1. Число n2 вторинних електронів пропорційно для даного матеріалу вторинно-електронного катода числу n1 первинних електронів: n2=σn1(l2=σ l1)

Коефіцієнт пропорційності σ, що показує, скільки вторинних електронів припадає на один первинний електрон, називається коефіцієнтом вторинної емісії

2.Коронний розряд. При порівняно великих тисках і неоднорідному електричному полі в розрядному проміжку, викликаному малим радіусом кривизни одного з електродів, виникає специфічний вид самостійного розряду, який отримав назву коронного розряду. При поступовому збільшенні різниці потенціалів між електродами виникає несамостійний тихий розряд з дуже слабким струмом, а потім при певній початковій напрузі з'являється коронний розряд, який характеризується тонким світним шаром - короною поблизу електрода малого радіусу кривизни. Корона може виникати біля негативного і позитивного електродів. Якщо обидва електроди мають малі радіуси кривизни, то утворюється двополярна корона. Коронний розряд знаходить застосування в електрофільтрах, деяких типах лічильників частинок. Останнім часом розроблена серія стабілізаторів високої напруги з використанням коронного розряду.

2/1 Механізм утворення негативної корони розглянемо на прикладі електродів, що являють собою коаксіальні циліндри (рис.15.2). Коронуючим є внутрішній електрод малого діаметра, який має негативний потенціал. В циліндровому конденсаторі розподіл потенціалу є нелінійним, і описується рівнянням

Рис.15.2 Схема коронного розряду між коаксіальними циліндричними електродами

U_r=Cln*r/r_k

де - радіус внутрішнього циліндра. k r

Відповідно, напруженість електричного поля обернено пропорційна координаті : r

dU/dr=E_r=const/r

Це означає, що напруженість поля найбільша б іля центрального електрода - катода. При збільшенні напруги між електродами саме близько поверхні катода швидкість електр онів досягає r ee r K E  

величин, при яких стає можливою іонізація атомів газу і виникнення електронних лавин. Ці лавини не поширюються до анода, так як на деякій відстані , що є зовнішнім радіусом коронуючого шару, напруженість поля зменшується настільки, що припиняється іонізація, а потім і збудження атомів газу. кор r

3. Розподіл електронів по енергіях і щільності енергетичних рівнів в зонах дозволених енергій.

Н осії заряду володіють самими різними енергіями. Чим вище рівень енергії, тим менша кількість носіїв заряду буде володіти даними запасом енергії. На рис. 2, а символічно представлено розподіл електронів по рівнях енергії в електронній області (в зоні провідності) напівпровідника. Щільність штрихування показує, що максимальна кількість електронів буде мати мінімальної енергією, значення якої близько до Високі значення енергії, близькі до , матиме дуже невелика кількість електронів. Електрони з енергією, що перевищує в даному напівпровіднику практично відсутні. Аналогічно можна зобразити і розподіл дірок в діркової області.