Повна версія

Головна arrow Техніка arrow ЕЛЕКТРОНІКА. ЧАСТИНА 1 ВАКУУМНА ТА ПЛАЗМОВА ЕЛЕКТРОНІКА

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ЕКЗОЕЛЕКТРОННАЯ ЕМІСІЯ

Екзоелектрон паю емісія (екзоеміссія) - це явище нестаціонарного випускання електронів твердим тілом, попередньо переведеним в термодинамічно нестійкий стан.

Існують різні механізми перекладу твердого тіла в нестійкий стан. Здатністю до екзоелектронной емісії мають метали, напівпровідники і діелектрики.

Токи екзоеміссіі не перевищують Ю ' 13 А / см 2 і реєструються за допомогою електронних детекторів.

АВТОЕЛЕКТРОННА ЕМІСІЯ

Автоелектронна емісія - це явище випускання електронів твердими тілами під дією зовнішнього електричного поля високої напруженості ( Е> Ю 7 В / см). Автоелектронна емісія також носить назву польова електронна емісія , тунельна емісія , електростатична емісія, різновид холодної емісії. Автоелектронна емісія не вимагає попереднього збудження електронів.

Автоелектронна емісія була відкрита американським фізиком Робертом Вільямсом Вудом в 1887 році. У 1928-1929 роках американський фізик Ральф Говард Фаулер і німецький фізик Лотар Вольфганг Нордгейма дали теоретичне пояснення автоелектрон- ної емісії на основі тунельного ефекту.

Щільність струму автоелектронної емісії може бути обчислена за формулою Фаулера - Нордгейма:

де А = -У- і 8 = - --константи, 0 (у) - функція Нордгейма, затабулірован-

8лА 3 hq

ная Фаулером і Нордгейма (рис. 3.6, а). Значення функції Нордгейма 0 (у) лежать в діапазоні 0,7-0,9. Теорія Фаулера - Нордгейма застосовна тільки для температури Г = 0.

При Т> 0, коли кТ « ф, залежність для щільності струму залишається в силі, оскільки теплове збудження електронів лише трохи розмиває межу Фермі (в межах декількох до Т).

Прямі Фаулера - Нордгейма в координатах lg (l / V) і 1 / V будуються аналогічно прямим Річардсона (див. Рис. 3.3). За допомогою цих прямих можна оцінити площу емітує поверхні автокатода і коефіцієнт пропорційності р залежності напруженості електричного поля Е від прикладеної напруги V:

При досить високих температурах внесок термічно збуджених електронів до загального емісійний струм стає помітним і емісія має місце вже термоавтоелек- тронна.

Функція Нордгейма (в) і рівні енергії груп електронів (б)

Мал. 3.6. Функція Нордгейма (в) і рівні енергії груп електронів (б)

Така ситуація характеризується умовним розбиттям електронів по енергіях на чотири групи: А, В у С і D.

Емісія автоелектронна з групи D можлива при будь-яких значеннях температури, включаючи Т = 0.

З групи С автоелектронна можуть бути емітовані при температурі Т> 0. Перехід електронів з групи D в групу С дозволяє збільшити струм автоелектронної емісії. Електрони групи В дозволяють збільшувати струм термоелектронної емісії за рахунок зниження потенційного бар'єру при збільшенні електричного поля.

Електрони групи А обумовлюють термоавтоелектронную емісію навіть при електричних полях? = 0.

Характерною особливістю автоелектронної емісії є високі щільності струмів аж до 10 * А / см 2 .

При перевантаженні автокатода струмом може виникнути явище вибухової електронної емісії. Вона зумовлена переходом матеріалу емітера з конденсованої фази в щільну плазму. За допомогою вибухової електронної емісії вдається отримати потоки електронів потужністю до 10 "Вт і щільністю струму до 10 9 А / см 2 . Вибухова емісія електронів використовується в потужнострумових приладах силової електроніки. Основні роботи належать радянському фізику Геннадію Андрійовичу Місяцю.

Картина автоелектронної емісії напівпровідників ускладнюється за рахунок проникнення зовнішнього електричного поля в приповерхневих шар, вигину енергетичних зон, зменшення приповерхностной концентрації електронів. В даний час немає повної фізичної теорії автоелектронної емісії напівпровідників.

ПОТЕНЦІЙНА ІОННО-ЕЛЕКТРОННА ЕМІСІЯ

Потенційна іонно-електронна емісія - це явище випускання електронів за рахунок збудження електронів тіла потенційної енергією іонів.

Вперше це явище відкрив нідерландський фізик Франс Мішель Пеннінга. Потенційна іонно-електронна емісія має місце лише для іонів таких елементів і мішеней, для яких виконується співвідношення V t > 2 <р, де V , - іонізаційний потенціал атома, а ф - робота виходу мішені.

Потенційна іонно-електронна емісія характеризується величиною у р = п в / пр, де п е - число емітованих електронів, п р - число потрапили на поверхню іонів за той же проміжок часу.

 
<<   ЗМІСТ   >>