8.10 Термоелектронна емісія. Струм у вакуумі

Термоелектронна емісія – це явище випускання електронів з поверхні нагрітих тіл. Воно було відкрите у 1883 році американським вченим Т.Едісоном (1847-1931). При підвищенні температури теплова енергія електронів зростає, тому кількість електронів, здатних подолати поверхневий подвійний електричний шар (енергію виходу), зростає. Це явище забезпечує протікання струму в електронних лампах, тобто являється джерелом вільних носіїв заряду для протікання струму у вакуумі. Вивчається це явище на прикладі електронної лампи-діода (рис.8.17). Досліджується вольт-амперні характеристики (рис.8.18). Розглянемо особливості цих характеристик та їх пояснення.

а) При відсутності анодної напруги (U = 0) анодний струм відмінний від нуля (I ≠ 0). Це зумовлено можливістю електронів потрапити на анод за рахунок енергії, яка залишилась після подолання роботи виходу. Тобто    електрони після емісії мають деяку початкову швидкість. Ясно, що із зростання температури катода цей струм теж зростає (див.рис.8.18, криві Т1 і Т2).

б) При деякій напрузі струм перестає зростати і виходить на насичення. Це зумовлене тим, що при великих напруженостях прискорюючого електричного поля всі емітовані електрони потрапляють на анод. При підвищенні температури катода його емісійна здатність зростає, і струм насичення теж зростає. Залежність густини  струму насичення від температури катода була одержана Річардсоном і Дешманом

(8.30)

Стала А = 120 А/(см2∙К) однакова для всіх металів. Досліджуючи залежність (8.30), можна визначити роботу виходу.

в) Для того, щоб струм зник, потрібно на анод подати затримуючу напругу (на анод -, на катод +). Ясно, що чим більшою буде температура катода, тим з більшою швидкістю його будуть покидати електрони, тим більшу потрібно затримуючу напругу, щоб робота затримуючого поля була не меншою, ніж максимальна кінетична енергія випущених електронів

г)  С.А.Богуславський (1883-1923, рос. фізик) і І. Ленгмюр (1881-1957, амер. фізик) у 1913р. показали, що зростання анодного струму пропорційне анодній напрузі в степені 3/2

(8.31)

Це закон Богуславського-Ленгмюра, або його ще називають законом „степені три других”

You must be logged in to post a comment.

Фізика