Вакуумна та плазмова електроніка
Рис.2 - Енергетичний бар'єр у поверхні й |
Рис.3 - Залежність струму емісії від |
функція розподілу Фермі для металу. |
температури для катодів. |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
Å |
|
|
|
j |
A T |
|
D |
exp |
|
0 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
eq |
0 |
|
S |
|
|
kT |
|
|
4 emk2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
120 А см2 град2 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
||||||
0 |
h3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вакуумна та плазмова електроніка
Рис.4 - Зміна енергетичного бар'єра в поверхні металу при зовнішнім електричному полі: а - при гальмуючому полі; б - при прискорювальному полі.
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||
|
2 |
|
|
e3E |
|
|
|
||||||
|
|
exp |
|
|
|
Е0 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
jeq A 1T |
|
|
kT |
b |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e3E |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Е0 2 |
, b 16 0 |
, |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вакуумна та плазмова електроніка
Тунельна емісія була відкрита у 1897 р. Р.Вудом (США). У 1929р. Р. Милликен і К. Лоритсен встановили лінійну залежність логарифма щільності струму j тунельної емісії від зворотної напруженості електричного поля 1/Е . У 1928-1929 рр. Р.Фаулер і Л.Нордхейм надали теоретичне пояснення тунельної емісії на основі тунельного ефекту. У закордонній літературі прийнятий термін “польова емісія” (field emission).
Вакуумна та плазмова електроніка
Щільність струму тунельної емісії j становить частину щільності потоку електронів n, що падають зсередини провідника на бар'єр і визначається прозорістю бар'єра D:
j e n D , d
0
де – частка енергії електрона, пов'язана з компонентом його імпульсу,
нормальним до поверхні емітера (енергетичний спектр); |
E – |
напруженість електричного поля на поверхні; e – заряд електрона; |
D – |
прозорість енергетичного бар’єру, який залежить від його висоти і форми.
Вакуумна та плазмова електроніка
Рівняння Нордхейма - Фаулера
|
e3 |
|
|
E2 |
|
|
8 |
|
3 2 |
|
|||
|
|
|
|
2m |
|||||||||
jае |
|
|
|
|
|
exp |
|
|
|
|
|
y |
|
8 ht |
2 |
y |
|
3he |
E |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
t 2 y 1,1 |
|
|
y e |
eE |
|
y 0,95 1,03 y2 |
|
|
|
|
|
|
4,39 |
3 2 |
|
|||
j 1,4 10 6 E2 |
|
|
|
10 2,82 102 |
|
. |
|
10 |
|
|
|
||||
|
|
E |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Вакуумна та плазмова електроніка
Рис.5 - Вторинна електронна емісія на відбиття (а) і на простріл (б)
n2 |
|
j2 |
, |
|
j |
||||
n |
|
|
||
1 |
1 |
|
||
Вакуумна та плазмова електроніка
Рис.6-- Залежність коефіцієнта вторинної емісії від енергії первинних електронів: а - для металів; б - для напівпровідників і діелектриків.
Вакуумна та плазмова електроніка
вторинні
електрони
електрони
пружного
відбиття
електрони
непружного
відбиття
Рис.7 — Крива розподілу загальної кількості вторинних електронів по енергіях у відсотках до енергії первинного електрона.
Вакуумна та плазмова електроніка
Рис.8 — Розмноження електронів у високочастотному електричному полі (а) і в схрещених електричному й магнітному полях (б). Поле перпендикулярно площини креслення; стрілками показані траєкторії електронів.
Вакуумна та плазмова електроніка
Фотоелектронна
емісія
Основні закономірності фотоелектронної емісії сформовані
Г.Герцем, О. Г. Столетовим та А. Єйнштейном і полягають у наступному:
•кількість електронів, що емітуються, пропорційна інтенсивності випромінювання;
•для кожної речовини, при певному стані її поверхні і температурі K, існує поріг – червона межа фотоефекту (мінімальна частота
або максимальна довжина хвилі |
випромінювання, за якими фотоелектронна |
|
емісія припиняється); |
|
|
• |
максимальна |
кінетична енергія фотоелектронів лінійно |
зростає із частотою випромінювання та не залежить від його інтенсивності.