- •Вакуумная и плазменная
- •Электроника
- •Курс лекций
- •Введение
- •1. Термоэлектронная эмиссия
- •Работа выхода электрона. Влияние на работу выхода состояния поверхности
- •2. Явление термоэлектронной эмиссии
- •3. Зависимость термоэлектронного тока от температуры. Формула Ричардсона-Дешмана
- •4. Контактная разность потенциалов
- •5. Вольт-амперная характеристика термокатода при малых плотностях тока эмиссии. Эффект Шоттки
- •6. Токи в вакууме ограниченные пространственным зарядом. Закон «трех вторых»
- •2. Электростатическая (автоэлектронная) эмиссия
- •3. Взрывная эмиссия
- •4. Фотоэлектронная эмиссия
- •5. Вторичная эмиссия
- •6. Вторичная ионно-электронная эмиссия
- •7. Электронный поток, его формирование
- •8. Электронно-лучевые приборы (элт)
- •8.1 Фокусировка электронного потока в электрических полях
- •Иммерсионная линза
- •8.2 Магнитные линзы
- •8.3 Устройство электронно-лучевой трубки
- •8.4. Электростатические отклоняющие системы
- •Чувствительность к отклонению
- •8.5 Магнитная отклоняющая система
- •Отклонение луча в осциллографических трубках
- •8.6. Экран
5. Вторичная эмиссия
Выбивание электронов из кристалла при бомбардировке его пучком первичных электронов называют вторичной эмиссией. Первичный электрон движется в кристалле и отдает свою энергию по пути многим электронам в кристалле. Причем основную долю энергии первичный электрон отдает в конце пути. Энергетический спектр вторичных электронов сложен. Чисто вторичные электроны имеют энергию порядка 50 эВ, есть доля отраженных первичных электронов, имеющих энергию первичных электронов.
Число вторичных электронов () пропорционально для данного кристалла числу первичных электронов (). Можно записать:
; ,
где – коэффициент вторичной эмиссии.
показывает, сколько вторичных электронов приходится на один первичный электрон.
Коэффициент вторичной эмиссии зависит от энергии первичных электронов (рис. 19).
1
500
эВ Е, эВ
Рис.
19. Зависимость от
энергии первичных электронов
С другой стороны, проникающий в эмиттер первичный электрон на первых этапах своего пути обладает большой скоростью и редко передает энергию электронам эмиттера. По мере торможения первичного электрона в эмиттере основную часть своей энергии он отдает электронам эмиттера в конце пути. Чем больше энергия первичных электронов, тем глубже они проникают в эмиттер. Выход вторичных электронов затрудняется, т.к. возрастают их энергетические потери в пути из эмиттера. Это ведет к уменьшению коэффициента вторичной эмиссии.
Распределение вторичных электронов по энергиям представлено на рис. 20
Широкий пик, максимум которого приходится на энергию порядка 20 эВ, соответствует истинно вторичным электронам. Этот пик не зависит от энергии первичных электронов. Узкий пик, соответствующий энергии первичных электронов ( ~ 200 эВ), показывает упруго отраженные от эмиттера первичные электроны. При изменении энергии первичных электронов узкий пик соответственно перемещается.
Особенностью вторичной эмиссии является то, что коэффициент вторичной эмиссии не зависит от эффективной работы выхода эмиттера. Это связано с тем, что за счет большой энергии первичных электронов энергия вторичных электронов значительно больше эффективной работы выхода любого материала.
Зависимость коэффициента от энергии первичных электронов у диэлектриков и полупроводников качественно такая же, как и у металлов. Однакоу диэлектриков и полупроводников значительно выше. При этом из-за плохой проводимости диэлектрика или полупроводника на поверхности кристалла под действием первичных электронов формируется заряд, который существенно изменяет процессы взаимодействия первичных электронов с кристаллом.
Допустим, что материал кристалла – диэлектрик, при этом <1.
В этом случае на поверхность кристалла электронов приходит больше, чем уходит за счет вторичных. Избыточные заряды не могут уйти в объем диэлектрика и в цепь, поверхность кристалла заряжается отрицательно. На поверхности кристалла формируется тормозящее поле. Это ведет к уменьшению . Происходит дальнейшее накопление отрицательного заряда на поверхности кристалла и т.д.
Это будет продолжаться до тех пор, пока потенциал поверхности не достигнет потенциала катода и не прекратятся и первичный и вторичный токи.
Допустим теперь, что >1, т.е. с поверхности диэлектрика уходит электронов больше, чем приходит, и поверхность заряжается положительно. Возникает ускоряющее поле, энергия первичных электронов увеличивается. Накопление заряда на поверхности будет происходить до тех пор, пока =1. Это означает, что при =1 наступает установившийся режим.
У полупроводниковых кристаллов эффект зарядки поверхности выражен слабее из-за значительной проводимости.