- •В.А. Панов Автоматизация проектирвания средств и су. Физико-технические эффекты
- •Введение
- •Понятие фтэ
- •1.2. Формализация описания фтэ
- •Дерево фтэ
- •Синтез физического принципа действия
- •Алгоритм синтеза фпд
- •Классификация фтэ
- •Описание фтэ
- •2.1. Механические эффекты
- •2.1.1. Центробежная сила
- •2.1.2. Гироскопический эффект
- •2.1.3. Гравитация
- •2.1.4. Электропластический эффект в металлах
- •2.2.Молекулярные явления
- •2.2.1. Тепловое расширение
- •2.2.2. Капиллярные явления
- •2.2.3. Фазовые переходы
- •Гидростатика и гидродинамика
- •2.3.1. Сорбция
- •2.3.2. Диффузия
- •2.3.3. Осмос
- •2.3.4. Цеолиты
- •Гидростатика и гидродинамика
- •Колебания и волны
- •2.5.1. Резонанс
- •2.5.2. Реверберация
- •2.5.3. Акустомагнетоэлектрический эффект
- •Волновое движение
- •2.6.4. Дисперсия волн
- •2.6.5Электрические и электромагнитные явления
- •2.7.1.Электрическое поле
- •2.7.1.1.Джоуля-Ленца закон
- •2.7.1.2. Закон Кулона
- •2.7.1.3. Электростатическая индукция
- •2.7.2.1. Контур с током в магнитном поле
- •Сила Лоренца
- •Магнитострикция
- •Электромагнитное поле
- •Эдс индукции
- •Взаимная индукция
- •Индукционный нагрев
- •Диэлектрические свойства вещества
- •Пьезоэлектрический эффект
- •2.8.2. Обратный пьезоэлектрический эффект
- •Пироэлектрики
- •Электреты
- •Сегнетоэлектрики
- •Магнитные свойства вещества
- •Закон Кюри
- •Виллари эффект
- •Магниторезистивный эффект
- •Баркгаузена эффект
- •Эффект Эйнштейна – де-Хааза
- •Электрические свойства вещества
- •Тензорезистивный эффект
- •Терморезистивный эффект
- •Термоэлектрические и эмиссионные явления
- •2.11.1. Эффект Зеебека
- •2.11.2. Эффект Пельтье
- •2.11.3. Термоэлектронная эмиссия
- •Гальвано- и термомагнитные явления
- •Холла эффект
- •2.12.2. Эттинсгаузена эффект
- •Электрические разряды в газах
- •Электрокинетические явления
- •Свет и вещество
- •2.15.1. Полное внутреннее отражение
- •Фотоэлектрические и фотохимические явления
- •2.16.1. Фотоэффект
- •2.16.2. Дембера эффект
- •Люминесценция
- •Фотоупругость
- •Электрооптический эффект Керра.
- •Фарадея эффект
- •Эффект Зеемана
- •Дихроизм
- •Явления микромира
- •Электронный парамагнитный резонанс
- •Акустический парамагнитный резонанс
- •Ядерный магнитный резонанс
- •. Фотофорез
- •Стробоскопический эффект
- •Электрореологический эффект
- •Акустоэлектрический эффект
- •Заключение
- •Литература
2.11.3. Термоэлектронная эмиссия
Входы: температура.
Выходы: электрический ток.
Графическая иллюстрация:
Рис. 2.56. Зависимость плотности тока j термоэлектронного тока от разности потенциалов V, приложенной между эмиттером и коллектором электронов (вольтамперная характеристика).
Сущность:
Термоэлектронная эмиссия - испускание электроновнагретыми телами (твёрдыми, реже —жидкостями) в вакуум или в различные среды. Термоэлектронную эмиссию можно рассматривать какпроцессиспаренияэлектроновв результате ихтепловоговозбуждения. Для выхода за пределы тела (эмиттера) электронам нужно преодолетьпотенциальный барьеру границы тела. При низких температурах телаколичествоэлектронов, обладающих достаточной для этого энергией, мало. С увеличением температуры их число растет и термоэлектронная эмиссия увеличивается.
Важной характеристикой тел по отношению к термоэлектронной эмиссии является зависимостьплотноститермоэлектронного тока насыщения jo (рис. 2.56) от напряжения при заданной температуре.
Если выход электрона из вещества осуществляется под действием сильного электрического поля, то эмиссия называется автоэлектронной. В случае автоэлектронной эмиссии внешнее электрическое поле превращает потенциальный порог на границе тела в барьер конечной ширины и уменьшает его высоту относительно высоты первоначального порога, вследствие чего становится возможным квантово-механическое туннелирование электронов сквозь барьер. При этом эмиссия происходит без затрат энергии электрического поля.
Математическое описание
, где
- Ричардсоновская постоянная эмиттера,
- Ричардсоновская работа выхода,
T – Температура,
k – постоянная Больцмана,
j0 – плотность термоэлектронного тока.
Применение.
Термоэлектронная эмиссия лежит в основе действия многих электровакуумных и газоразрядных приборов и устройств.
А.С.N 226040: Способ контроля глубины нарушенного поверхностного слоя полупроводниковых пластин, отличающийся тем, что с целью обеспечения возможности автоматизации и упрощения процесса контроля, пластину нагревают до температуры, соответствующей максимуму экзоэлектронной эмиссии, которую контролируют одним из известных способов, а по положению пика эмиссии определяют глубину нарушенного слоя.
А.С. 513460: Электронная турбина, содержащая помещенные в вакуумный баллон катод и анод и размещенный между ними ротор с лопастями, отличающийся тем, что с целью увеличения крутящегося момента на валу турбины ее ротор выполнен в виде набора соосных цилиндров с лопастями, между цилиндрами роторов установлены неподвижные направляющие лопатки, которые имеют покрытие, обеспечивающее вторичную электронную эмиссию, например, сурьмяно-цезиевое.
Гальвано- и термомагнитные явления
Гальваномагнитные явления - это совокупность явлений, возникающих под действием магнитного поля в проводимых средах, по которым протекает электрический ток.
При этом в направлении, перпендикулярном направлениям магнитного поля и направлению тока, возникает электрическое поле (эффект Холла). Коэффициент Холла может быть положительным и отрицательным и даже менять знак с изменением температуры. Для большинства металлов наблюдается почти полная независимость коэффициента Холла от температуры. Резко аномальным эффектом Холла обладает висмут, мышьяк и сурьма. В ферромагнетиках наблюдается особый, ферромагнитный эффект Холла. Коэффициент Холла достигает максимума в точке Кюри, а затем снижается.
В направлении, перпендикулярном к направлению магнитного поля и направлению тока возникает температурный градиент (разность температур) - эффект Эттинсгаузена.
Изменяется сопротивление проводника, что эквивалентно возникновению добавочной разности потенциалов вдоль направления электрического тока. Для обычных металлов это изменение мало - порядка 0,1% в поле 20 кВ, однако для висмута и полупроводников величина изменения может достигать 200% (в полях 80 кВ).
Термомагнитные явления - совокупность явлений, возникающих под действием магнитного поля в проводниках, внутри которых имеется тепловой поток. При поперечном намагничивании проводника возникает следующие термомагнитные явления.
В направлении, перпендикулярном градиенту температур и направлению магнитного, поля возникает градиент температур (эффект Риги-Ледюка).
При продольном намагничивании образца изменяется сопротивление, термо-эдс., теплопроводность (появляется тепловой поток).
Электронный фототермомагнитный эффект – появление ЭДС в однородном проводнике (полупроводнике или металле), помещенном в магнитном поле, обусловленное поглощением электромагнитного излучения свободными носителями заряда. Магнитное поле должно быть перпендикулярно потоку излучения.