1. Наведіть перелік основних типів електронної емісії за фізикою процесів.

1.2 Електронна емісія

1. Термоелектронна емісія

1.2.2 Термоелектронна емісія при зовнішньому електростатичному полі

1.2.3 Електростатична (польова) електронна емісія

1.2.4 Вторинна електронна емісія

1.2.5 Вторинна електронна-іонна емісія

1.2.6 Фотоелектронна емісія

2. Наведіть визначення рівня Ферми.

Рівень Фермі — значення електрохімічного потенціалу при нульовій температурі. Неформально фізики часто називають рівнем Фермі електрохімічний потенціал при будь-якій температурі. Дляметалів значення рівня Фермі збігається зі значенням енергії Фермі, що визначається як енергія найвищого заповненого рівняелектронів в основному стані.

Електрони в твердому тілі є ферміонами, тобто такимиквазічастинками, що не можуть мати одинакові значення квантових чисел в одноелектронному наближенні. Тому для побудови основного стану твердого тіла, для якого відомі одноелектронні стани, можна вдатися до наступної процедури. Спочатку виберемо рівень із найнижчою енергією й помістимо на нього два електрони із протилежними спінами, потім заповнимо наступний рівень із дещо більшою енергією, і чинитимемо так доти, доки не використаємо всі електрони твердого тіла. Найвищий заповнений рівень і буде рівнем Фермі для даної твердотільної системи.

Енергія Фермі Е_ф (енергія електронів при 0  К, що залежить, в першому наближенні, тільки від концентрації електронів) недостатня для подолання цих сил. Приймемо за нульовий рівень енергію електрона у вакуумі, нескінченно вилученого від поверхні твердого тіла, що і визначає висоту потенційного бар’єра.

3. Наведіть визначення роботи виходу електрона та формулу, яка визначає роботу виходу електрона з металу.

Виходу електронів із твердого тіла перешкоджають електричні сили взаємодії електрона з твердим тілом. Енергетичні стани електронів у твердому тілі повинні знаходитись нижче цього рівня (мал. 1.1). Різниця повної енергії потенційного бар’єра Е₀ та енергії Фермі Е_Ф в металі, називається роботою виходу електрона.

Обчислення роботи виходу для металу з урахуванням цих сил приводить до наступного результату

. (1.1)

4. Наведіть та розшифруйте формулу Річардсона Дешмона. Які значення може приймати стала термоелектронної емісії.

Струм з одиниці поверхні катода – питомий струм термоелектронної емісії визначається вираженням (формулою Ричардсона-Дешмона):

, (1.2)

де А/см²град – стала термоелектронної емісії або стала Зоммерфельда; D_S – коефіцієнт Шотки, що визначає прозорість потенційного бар’єру для електронів; e, m – заряд та маса електрона, відповідно; h, k – сталі Планка та Больцмана, відповідно.

Експериментальна перевірка формули (1.2) приводить до інших величин цієї постійної: для різних речовин стала може приймати значення від 10 до 300.

5. Наведіть визначення ефекту Шоттки. Запишіть та розшифруйте рівняння термоелектронної емісії з врахуванням ефекту Шоттки.

Збільшення струму емісії в результаті впливу зовнішнього прискорювального електростатичного поля називається ефектом Шоттки.

. (1.4)