1. 1903г. – первый вак.эл.прибор - диод

2. 1906г. – триод

3. СВЧ-приборы нужны для радиолокации

4. Электролучевые приборы

5. Газоразрядные индикаторные панели

Особенности газовой среды

1. Газ – совокупность хаотически передвигающихся молекул

2. Идеал.вакуум:

1)размер молекул много меньше чем расст. между ними

2)взаимодействие молекул осущ. только при соударениях

3)все молекулы находятся в хаот. движении(Броуновском)

3. Параметры газовой среды:

1)Объем – V [м³]

2)Давление – Р [Па]=мм.рт.ст(Тор), 1Тор=133,3Па

3)Температура – Т[Кл]=[C^o]

4)Концентрация – N [1/м³]

4. Взаимосвязь:

1)P=NkT, k – пост.Больцмана(1.38*10^-23 Дж/К)

2)Бараметрическая формула:

P₀ - точка отсчета(давление)

– справедливо для зар.частиц и молекул mgh=W_n – потенц.энергия

3)N – концентрация молекул

v – скорость молекул

v₀ – вероятная скорость

m – масса молекулы газа

Средняя скорость ; Ср.квадр.скорость

СРЕДНЯЯ ДЛИНА СВОБОДНОГО ПРОБЕГА МОЛКУЛЫ В ГАЗЕ

1. - Расстояние которое проходит молекула между двумя соударениями за единицу времени.

, z – число столкновений молекулы за 1сек

2. , – поперечный размер молекулы

, - сред.относ.скорость

3. – не зависит от

4. , Q₀ – полное эффект.сечение взаимодействия

5. , – средняя длина сбвобод.пробега электрона

, – полное эффектив.сечение взаимодействия

6. Классификация:

1. <<d, P=(100..1)Па – низкий вакуум ( редко используется)

2. <=d, P=(1..10^-2)Па – средний вакуум (газоразряд. вакуум)

3. >d, P=(10^-2..10^-5)Па – высокий вакуум (электрон.приборы)

4. >>d, P=(10^-5..10^-8)Па – сверхвыс.вак.(технологич.установки)

Твердое тело (кристаллы)

1. «а» – постоянная кристал.решетки, 1 =10^-10м (анкстрим)

1)Кристаллы с ближним порядком

2)Кристаллы с дальним порядком

2. Параметры электрона:

1. Заряд электрона 1,6*10^-19[Кл]

2. Масса электрона 9,1*10^-31[кг]

3. Параметры иона:

1)Самый легкий ион - протон

2)Заряд протона (+) 1,6*10^-19[Кл]

3)Заряды ионов могут быть как (+) так и (-)

4)Масса протона 1,67*10^-27[кг]

4. Энергетические зоны:

1)Валентная зона – заполн. , нет валентных зон

2)Зона проводимости – есть вакантные места

3)запрещенная зона - не находятся

5. Проводимость в кристалле:

проводник собственный п/п диэлектрик

6. Плотность энергетических уровней:

1)Распределение Ферми-Дирака

W_E - функция вероятности в распр-ии Ферми-Дирака

, E – энергия электрона в кристалле, E_F – энергия Ферми(max E, которой может обладать электрон при t^o=0)

2)Зависимость от температуры:

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ БАРЬЕР

1. E₂> E₁> E_F – люб.гр.мож.свобод.покид.критсалл

1)Дырки «+», они притягивают электроны, силы уравновешиваются и получается зеркальный слой.

2)Верхний слой электронов воздействует на нижний и образуется 2-ой эл.слой.

2. Потенциальный барьер

W_a – работа выхода [Дж]

φ_a – работа выхода [эВ]

1эВ=1,6*10^-19 Дж

W_F – работа для поднятия

электрона с дна потенц.ямы

до уровня E_F

* - поверхностный пот.барьер

W₀ – эффект.работа выхода [Дж]

ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ

1. Эмиссия заряж.частиц из нагретого твердого тела

2. Основное уравнение:

уравнение Ричардсона-Дэшмана

– плотность тока термоэл.эмиссии [А/м²]

q – заряд электрона

к – пост. Больцмана

h³ – единичный объем

– проницаемость потенц.барьера [0.95-097]

– температура кристалла

- упрощенная формула

A₀=120*10⁴[A/м²*к²]

– ток термоэмиссии [A], S – площадь эмиссии

3. W_FT=W_F-αT – уровень Ферми при нагреве кристалла

α – поправочный коэф. (6..7)*10^-5эВ/К

4. Коррекция уравнения: , A и b – константы

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТ ТЕРМОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ

T₁ ->

T₂ ->

1 способ: арифметический

2 способ: графический

b=

Влияние внеш.эл.поля на термоэлектронную эмиссию

1. Диод:

2. Распределение эл.поля:

-Uk=0B(потенциал)

-Ua=100B(потенциал)

-точек с равным потенциалом оч.много(эквипотенциальные линии)

Х – линия нулевого потенциала

3. Эффект Шоттки (снижение потенц.барьера при воздействии внеш.эл.поля)

1 – внеш.эл.поле

2 – поверхностный потенц.барьер

3 – результир.эл.поле(графическое

сложение 1 и 2)

ΔW₀ – снижение потенц.барьера

– уменьшение поверхн.потенц.барьера

E – напряженность внеш.эл.поля [В/м]

– диэлектрическая проницаемость вакуума = 8,85*10^-12 Ф/м

4. Плотность тока эмиссии с эффектом Шоттки

, – плотность тока эмиссии без учета эф.Шоттки

Расп. эл-нов по энерг. при терм.эл.эм Из-за ΔW₀ идет смещение

Типы термокатодов

1. Термокатод – электрод, который испускает эл-ны под действием нагрева

2. Группы:

1)Катоды из чистых металлов

2)Пленочные катоды

3)П/п катоды

4)Гексабаридные катоды

3. Все группы по способу нагрева делятся:

1)Прямонакальные (нагрев из-за протекающего тока)

2)Косвенного накала (за счет использования доп.среств)

4. Катоды из чистых металлов

W,Mo,Ta,Nb (tплав > 2000К), легко формуются, приличные Iэм

Недостаток: при нагреве до раб. t⁰ становятся хрупкими

Всегда прямонакальные

5. Пленочные катоды: состоят из 2-х хим.элементов ( 1 – керн(основание) W,Mo ; 2 – Th(торий))

Торированный вольфрам – может

работать при меньш. t^o, недостаток –

идет отшелушивание Th

Карбидидо-торрированный катод –

не отшелушивается Th.

Пленочные могут быть прямонакальными

и косвенно

6. П/п катоды: BaO, SrO, только косвенного накала, низкая раб t^o, стабильные эмиссионные свойства

7. Гексабаридные катоды:

1)Графит и бор, 2)Борид-лантановый

ПАРАМЕТРЫ ТЕРМОКАТОДОВ

1. Раб t^o - t^o при которой термокатод обеспечивает заданный ток эмиссии

2. Ток эмиссии(плотность тока эмиссии) = [A] [A/м²]

3. Удельная мощность нагрева P_уд=[Вт/м²]

1)Теплопроводность воздуха

2)Тепловое излучение (инфрокрасное)

3)Теплопроводность держателей

4)Унос энергии уходящими электронами

, – коэф.тепл.излучения(<1), (1 – абс.черное тело)

– коэф. Стефана Больцмана = 5,672*10^-12 [Вт/см²*к²]

4. Эффективность катода H=Iэм/Pн, Pн – мощность накала

АВТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ(ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ) ЭМИССИЯ

1. Основана на эффекте Шоттки

2. Под воздействием сильного эл.поля

критическая

напряженность внеш.эл.поля

3. Особенности электростат.эмиссии:

1)наблюдается без нагрева

2)моментальность действия

3)большие плотности тока

4)малые размеры катода

ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ

1. Эмиссия под воздействием света(внешний фотоэффект)

2. Законы фотоэлектр.эмиссии:

1)Дуализм света: E=hν, h=6.624*10^-34 [Дж*с]

E – энергия фотона

h – постоянная Планка

v – частота световых колебаний

λ – длина волны

с – скорость света (3*10⁸)

E=

3. Красная граница фотоэффекта

к_λ=I/Ф_λ – коэф. спектральной чувствительности [A/Лм]

I – фототок

Ф_λ – световой поток заданной длины света

4. Закон Столетова: I=кФ

k – коэф. интегральной чувствительности [A/Лм]

Ф – световой поток

5. Уравнение баланса для фотоэлектронной эмиссии

Е – энергия электронов внутри кристалла

,

– потеря энергии эл-нов на соударениях

– поверх.потенц.барьер

– скорость вылетевшего электрона

– уравнение баланса энергии для эл-на с энергией Ферми

> 0 – эмиссия будет

<=0 – эмиссии нет

6. Распределение электронов вылетевших из кристалла по энергии:

ФОТОКАТОДЫ

Пленки на стекл. основе Cs, Sb

Делятся на:

Массивные ФК полупрозрачные ФК

По длинам волн делятся на:

• Видимый спектр волн

• Ультрафиолетовый диапазон

• Инфракрасный диапазон

ПАРАМЕТРЫ ФОТОКАТОДОВ

1. Коэф.интегральной чувствительности

2. Коэф.спектральной чувствительности

3. Удельный ток эмиссии, плотность тока эмиссии, плотность тока эмиссии

4. Темновой ток – ток, при полном отсутствии света

min=3*10^-19, max=10-12 [A/cm²]

Вторичная электронная эмиссия

1. Эмиссия заряж. частич. с твердого тела, из-за воздействия на него пучка ускор. электронов

E – энергия первичных электронов

N1 – кол-во первичных эл-нов

N2 – кол-во вышедших(вторичных) э-нов

N2=N1, коэф.втор.эмиссии

I1 –ток первичных эл-нов

I2 – ток вторичных эл-нов

I2=I1

Закрашенная область – истинно

вторичные электроны

2. Соотношение первичных эл-нов и втор.эмиссии

Чем больше Ee тем глубже он проходит в кристалл и падает .

Движение заряженных частиц в эл. и магн. полях

• Эл.поле всегда взаимодействует с

электромагнитным

• эл.поле может менять направление

и скорость движения эл-на

• энергия электрона опред.пройденной

разностью потенциала

R – радиус орбиты эл-на

В – индукция магн.поля

• Магн.поле взаимодействует только

с эл-ми, которые пересекли его

силовые линии

• магн.поле изменяет направление движения эл-на, но не изменяет его энергию

ВЛИЯНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛ.ПОЛЯ

1. Iэм=var(изменяется)

Ua=const

Ia не равно Ua

2. Iэм=const > 0

Ua=var

ЗАКОН СТЕПЕНИ 3/2

->

Sa – эффективная площадь анода

P – первианс(мера интенсивности источника) для готового прибора

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВЫЕ ПРИБОРЫ

ПРИЕМНЫЕ ЭЛП

Приемные ЭЛП для преобразования эл.сигналов в видимые изображения

Источник эл-ов

Управление кол-вом эл-нов

Система фокусировки эл-нов

Система ускорения эл-ов

Система отклонения эл.пучка

ЭКРАН

ФОКУСИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ

Делятся на электростатические и электро магнитные. Короткофокусные – расстояние сравнимо с толщиной линзы

Длиннофокусные – расстояние > толщины линзы

1. электростатическая ФС

2. Электронные линзы

1)Линза-диафрагма

Uдиаф < Ua

2)Имерсионная линза(всегда фокусирующая)

U2 > U1 фокусирует и ускоряет

U2 < U1 наоборот

3. Одиночная (симметричная линза)

Всегда фокусирующая и длиннофокусная

U1 > U2

U2 < U1

4. Имерсионный объектив

Фокусирующий и короткофокусный

CD – кроссовер пучка

Аберация – искажение изображения

3. Магнитные фокусирующие линзы

В центре нет магнитных линий

и эл-н не меняет направление

F – фокусное расстояние

, с – коэф. заполнения

катушки (0.7-0.8)

d – диаметр катушки

Ua – напряжение на последнем ускоряющем аноде

I – ток протекающий по виткам катушки

n – число витков катушки

I*n=[А*Вит] – величина магн.поля

Достоинства: мал.искажения, длиннофокус. и короткофокус.

Недостаток: Вес, габариты, энергопотребление

При сильном фокусе появляются 2 точки фокуса, чтобы избежать этого, катушку помещают в металл.кожух