Скачиваний:
155
Добавлен:
29.03.2015
Размер:
7.72 Mб
Скачать

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,

TТемпература,

kпостоянная Больцмана,

j0плотность 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. 

    1. 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.

Соседние файлы в папке Физико-технические эффекты_ФТЭ