5.Фотоэлектронная эмиссия и её законы.
Если на пов-ть какого-либо металла падает поток эл-магн излучения, то оно частично отражается, частично поглощается. Та часть, которая поглощаеся, может привести к возниновению новых эл-нов в зоне электрической проводимости, т. е. увелчить общую электропроводность металла. Это явление – фотопроводимость или фотоэффект.У пп и диэлектриков может увеличивать электропроводность в несколько раз. При поглощении квантов света в твёрдом теле могут также появляться эл-ны с настолько большой энергией, которые могут преодолеть пов-ть, т. е. потенциальный барьер, тем самым оказаться эмитированными. Это явление – внешний фотоэффект или фотоэлектронная эмиссия.
Закон Столетова:фотоэлектронный ток в режиме стационарного процесса прямопропорционален падающему на эмиттер поток излучений.
Закон Эйнштейна: max E фотоэлектронной эмиссии прямопроцонален частоте излучения и не зависит от его интенсивности.
Предположим,
что энергия отдельно фотона
поглощается одним из свободных эл-нов
металла, тогда на основе закона сохранения
энергии
,
- скорость эл-на после эмиссии,
- энергия эл-на в момент поглощения
энергии;
- работа, затраченная эл-ном на перемещение
с места поглощения
и до выхода в вакуум.
Предположим,
что Т=0к
, max
энергия при этом
.
у эл-на на уровне Ферми. На пов-ти металла
для них:
,
,
- величина потенциального барьера
,
-
работа выхода
-
закон Эйнштейна
,
- красная граница фотоэффекта
-
работа выхода если между катодом и
анодом приложено поле
6.Характеристики и параметры фотоэлектронной эмиссии.
1.Фотоэлектронная
чувствительность
,
- фотоэлектрический ток насыщения,
- поток падающего изучения
Если
измеряется в эл./квант, то это увантовый
выход фотоэлектронной эмиссии –
квантовая чувствительность.
Распределение
по спектру излучения возбуждаюего света
– спектральная характеристика. Форма
её зависит от того, что использовано
при построении: квантовая чувствительность
~I
при
(постоянном
числе фотонов) или
при
(постоянной энергии света).
При
снятии спектральной характеристики с
помощью светофильтрации монохраматора
выделяется участок от
до
где
- малая величина при облучении фотокатода,
на котором возникает фототок
Спектральная
чувствительность
,
где
- мощность выделенного участка излучения.
Рассмотрим для Т=0к.
Характеристика
начинается с
,
когда энергия фотона достаточна для
того, чтобы вырвать эл-н с уровня Ферми.
При увеличении
для
вырывания эл-нов будут доступны
нижележащие уровни и эмиссия будет
расти. Но будет расти в замедленном
темпе, т. к. густота уровня уменьшается
по мере приближения ко дну потенциальной
ямы металла и эл-нов на ней находится
меньше.
Когда
для вырывания доступны все эл-ны из зоны
проводимостиметалла, и квантовая
чувствительность должна перестать
зависеть от
.
Однако согласно квантовой механике акт
поглощения энергии уменьшается при
увеличении
.
По этой причине кривая
начинает снижаться при
.
Исходя
из спектральной характеристики фотоэл
чувствительности можно сказать, что
все металлы обладают селективным
поглощением, т. е. имеют максимальную
фотоэлектронную эмиссию в определённом
интервале длин волн. Для собственных
пп
необходимая
для возникновения
,
- внешняя работа выхода,
- ширина запрещённой зоны.
Термоэлектронная
работа выхода
Для примесных пп
