Цахим төхөөрөмжид чөлөөт электронуудын урсгалыг олж авахын тулд тусгай металл эсвэл хагас дамжуулагч электрод байдаг. катод.

Электронууд катодоос цааш гарахын тулд эсрэг талын хүчийг даван туулахад хангалттай энергийн талаар nm-д гаднаас нь мэдэгдэх шаардлагатай. Электронуудад нэмэлт энерги өгөх аргаас хамааран дараахь төрлийн электрон ялгаруулалтыг ялгадаг.

• термионик, катодын халалтын үр дүнд электронуудад нэмэлт энерги өгдөг;
• фотоэлектроник, цахилгаан соронзон цацраг нь катодын гадаргуу дээр ажилладаг;
• хоёрдогч электрон, энэ нь өндөр хурдтай хөдөлж буй электрон эсвэл ионуудын урсгалаар катодыг бөмбөгдсөний үр дүн юм;
• электростатик, энэ үед катодын гадаргуугийн ойролцоо хүчтэй цахилгаан орон нь түүний хязгаараас давсан электронуудыг зугтахад хувь нэмэр оруулах хүчийг бий болгодог.

Бүртгэгдсэн электрон ялгарлын төрлүүд тус бүрийг илүү нарийвчлан авч үзье.

Термионы ялгаралт.Термион ялгаруулалтын үзэгдэл 18-р зууны төгсгөлд аль хэдийн мэдэгдэж байсан. Энэ үзэгдлийн хэд хэдэн чанарын зүй тогтлыг В.В.Петров (1812), Т.Л.Эдисон (1889) болон бусад хүмүүс тогтоожээ.1930-аад он гэхэд термионы ялгаралтын үндсэн аналитик хамаарлыг тодорхойлсон.

Металлыг халаах үед дамжуулалтын зурвас дахь электронуудын энергийн хуваарилалт өөрчлөгддөг (Зураг 1, муруй 2). Ферми түвшнээс давсан энергитэй электронууд гарч ирдэг. Ийм электронууд металлаас зугтаж, электрон ялгаруулдаг. Термионы ялгаралтын гүйдлийн хэмжээ нь катодын температур, ажлын функц, гадаргуугийн шинж чанараас хамаарна (Ричардсон-Дашманы тэгшитгэл):

хаана Жеялгаралтын гүйдлийн нягт, А/см²; ГЭХДЭЭ- цацрагийн гадаргуугийн шинж чанараас хамааран ялгарлын тогтмол байдал ба ихэнх цэвэр металлуудтай тэнцүү - 40 ... 70 А / (см² K² '); Ткатодын үнэмлэхүй температур; д- натурал логарифмын суурь (e = 2.718); eφoметаллаас электроны ажлын функц, J; κ \u003d 1.38 10‾²³ J / K - Больцманы тогтмол.

Термионы ялгаралтын дээрх тэгшитгэл нь металлын хувьд хүчинтэй. Хольцын хагас дамжуулагчийн хувьд бага зэрэг ялгаатай хамаарал байдаг боловч ялгаралтын гүйдэл ба температур, ажлын функцийн хоорондын хамаарал нь чанарын хувьд ижил хэвээр байна. Уг тэгшитгэлээс ялгарах гүйдлийн хэмжээ нь катодын температураас хамгийн их хамааралтай болохыг харуулж байна. Гэсэн хэдий ч температур нэмэгдэхийн хэрээр катодын материалын ууршилтын хурд огцом нэмэгдэж, ашиглалтын хугацаа багасдаг. Тиймээс катод нь ажлын температурын хатуу тогтоосон хязгаарт ажиллах ёстой. Температурын доод хязгаарыг шаардлагатай ялгаруулалтыг авах боломжоор, дээд хязгаарыг ялгаруулж буй материалын ууршилт эсвэл хайлах замаар тодорхойлно.

Ялгарлын гүйдлийн утга нь катодын гадаргуугийн ойролцоо ажилладаг гаднах хурдасгах цахилгаан орон зайд ихээхэн нөлөөлдөг. Энэ үзэгдлийг Шоттки эффект гэж нэрлэдэг. Гадны цахилгаан орон байгаа үед катодоос гарч буй электрон дээр хоёр хүч үйлчилдэг - электроныг буцааж өгөх цахилгаан татах хүч, катодын гадаргуугаас хол чиглэлд электроныг хурдасгах гадаад талбайн хүч. Тиймээс гадаад хурдасгах талбар нь боломжит саадыг бууруулдаг бөгөөд үүний үр дүнд катодоос электронуудын ажлын функц буурч, электрон ялгаруулалт нэмэгддэг.

Фотоэлектроник ялгаруулалт.Фотоэлектрон ялгарлын (эсвэл гадаад фотоэлектрик эффект) үзэгдлийг анх удаа 1887 онд Г.Герц ажиглаж, фотоэлектрон ялгаралтын тоон хамаарлыг тогтоох боломжтой туршилтын судалгааг 1888 онд А.Г.Столетов хийжээ.Үндсэн хуулиуд фотоэлектрик эффектийг А.Эйнштейн гэрлийн фотоны онолын үндсэн дээр тайлбарлав. Энэ онолын дагуу цацрагийн энерги нь тасралтгүй урсгал хэлбэрээр биш, зөвхөн тодорхой хэсгүүдэд (квантууд) дамжиж, шингэж чаддаг бөгөөд квант бүр нь тодорхой хэмжээний энергитэй байдаг. hv, энд h нь Планкийн тогтмол ба vцацрагийн давтамж юм. Тиймээс цахилгаан соронзон цацраг (харагдах ба үл үзэгдэх гэрэл, рентген туяа гэх мэт) нь фотон гэж нэрлэгддэг бие даасан энергийн квантуудын урсгал юм. Фотокатодын гадаргуу дээр унах үед фотоны энерги нь электронуудад нэмэлт энерги өгөхөд зарцуулагддаг. Энэ энергийн улмаас масстай электрон би, гарах ажлыг гүйцэтгэдэг Воба Эйнштейний тэгшитгэлээр математикийн хувьд илэрхийлэгдсэн анхны Vo хурдыг олж авдаг.

Хэрэв ажлын функц нь квант энергиэс бага байвал электрон катодыг давж чадна, учир нь зөвхөн эдгээр нөхцөлд л анхны хурд Vo, улмаар электроны кинетик энерги:

Фотоэлектрик эффектийн үндсэн шинж чанаруудыг бид тэмдэглэв.

• Фотокатодын гадаргууг тогтмол спектрийн найрлагатай цацрагийн урсгалаар цацруулах үед фотоэлектрон ялгаруулах гүйдэл нь урсгалын эрчимтэй пропорциональ байна (Столетовын хууль):

хаана Хэрэвфото гүйдлийн утга; Фцацрагийн урсгалын хэмжээ; руунь фотокатодын гадаргуугийн цацрагт мэдрэмтгий байдлыг тодорхойлдог пропорциональ байдлын коэффициент юм.

• Фотокатодоос ялгарах электронуудын хурд их байх тусам давтамж өндөр байна vшингэсэн цацраг; фотоэлектронуудын анхны кинетик энерги v давтамж нэмэгдэх тусам шугаман нэмэгддэг.
• Фотоэлектрик эффект нь зөвхөн давтамжтай цацрагийн урсгалаар цацруулсан үед л ажиглагддаг V ≥ Vcr, Vcr нь фотоэлектрик эффектийн "улаан хил" гэж нэрлэгддэг чухал давтамж юм. Критик долгионы урт:

, энд c нь цахилгаан соронзон долгионы тархалтын хурд. At λ > λc, фотоэлектрон ялгаруулалт байхгүй.

• Фотоэлектрик эффект нь бараг инерцгүй, өөрөөр хэлбэл цацрагийн эхлэл ба фотоэлектрон үүсэх хооронд ямар ч саатал байхгүй (хоцрогдол нь 310∧-9 секундээс хэтрэхгүй).

Термионы ялгарлын нэгэн адил фотокатодын ойролцоох гадаад цахилгаан талбайн хүч нэмэгдэх нь катодын боломжит саадыг бууруулж фотоэлектроны ялгаралтыг нэмэгдүүлдэг. Энэ тохиолдолд фотоэлектрик эффектийн босго нь урт долгионы урт руу шилждэг.

Фотокатодыг хийсэн металлын ажлын функц бага байх тусам энэ фотокатодын босго давтамж бага байна. Жишээлбэл, фотокатод нь харагдах гэрэлд мэдрэмтгий байхын тулд түүний материал нь 3.1 эВ-ээс бага ажлын функцтэй байх ёстой. Энэхүү ажлын функц нь шүлтлэг ба шүлтлэг шороон металлын (цези, кали, натри) хувьд ердийн зүйл юм. Фотокатодын цацрагийн урсгалын бусад мужид мэдрэмтгий байдлыг нэмэгдүүлэхийн тулд илүү их нарийн төвөгтэй төрлүүдхагас дамжуулагч фотокатодууд (шүлт-устөрөгч, хүчилтөрөгч-цезий, сурьма-цезий гэх мэт).

Хоёрдогч электрон ялгаруулалт. Хоёрдогч электрон ялгаралтын механизм нь термион ба фотоэлектрон ялгаралтын механизмаас ялгаатай. Хэрэв термион ба фотоэлектрон ялгаралтын үед электронууд голчлон дамжуулалтын зурвасын түвшинд байрладаг бол катодын гадаргууг анхдагч электронууд эсвэл ионуудаар бөмбөгдөх үед тэдгээрийн энергийг дүүргэсэн зурвасын электронууд бас шингээж авах боломжтой. Тиймээс хоёрдогч ялгаралт нь дамжуулагчаас ч, хагас дамжуулагч ба диэлектрикээс ч боломжтой.

Хоёрдогч электрон ялгаралтыг тодорхойлдог хамгийн чухал үзүүлэлт бол хоёрдогч ялгаралтын коэффициент юм σ . Энэ нь катодын гадаргуугаас ялгарах хоёрдогч электронуудын тооны харьцаа юм n2, катод дээр ирж буй анхдагч электронуудын тоо n1,эсвэл хоёрдогч элероны ялгаралтын гүйдлийн харьцаа I2анхдагч электронуудын гүйдэлд I1:

Хоёрдогч электрон ялгаралтыг зарим электрон төхөөрөмжид ашигладаг - фото үржүүлэгч, телевизийн дамжуулах хоолой, зарим төрлийн вакуум хоолой. Гэсэн хэдий ч ихэнх тохиолдолд, ялангуяа ихэнх вакуум хоолойд энэ нь хүсээгүй бөгөөд буурах хандлагатай байдаг.

электростатик ялгаруулалт.Хэрэв катодын гадаргуугийн ойролцоох гадаад цахилгаан орон нь боломжит саадыг удаашруулах нөлөөг бүрэн нөхөх хангалттай хүч чадалтай бол катодын бага температурт ч гэсэн их хэмжээний электрон ялгаралтыг олж авах боломжтой. Боломжит саадыг нөхөхийн тулд катодын гадаргуу дээрх эрчим 10∧8 В/см байх ёстой гэж тооцоолсон. Гэсэн хэдий ч талбайн хүч нь 10∧6 В/см орчим байсан ч хүйтэн гадаргуугаас их хэмжээний электрон ялгардаг.

Электростатик ялгаруулалтыг бий болгоход хангалттай талбайн хүч чадлын утгыг техникийн аргаар олж авах нь ихээхэн бэрхшээлтэй тулгардаг. Тиймээс электростатик ялгаралтыг голчлон шингэн мөнгөн усны катод бүхий ионы төхөөрөмжид ашигладаг. Энэ тохиолдолд катодын гадаргуугийн ойролцоо ионжуулсан мөнгөн усны уурын давхарга үүсгэх замаар арьсны талбайн хангалттай хүчийг олж авах боломжтой.

Эх сурвалж - Гершунский Б.С. Электроникийн үндэс (1977)

Дамжуулагчийн электронууд нь түүний хил хязгаар дотор чөлөөтэй хөдөлдөг бөгөөд хангалттай энерги шингэсэн үед тэдгээр нь мөн гадагш гарч, биеийн гадаргуугийн ойролцоох боломжит худгийн ханыг эвдэж болно (Зураг 10.6). Энэ үзэгдлийг электрон ялгарал гэж нэрлэдэг (нэг атомын хувьд ижил төстэй үзэгдлийг иончлол гэж нэрлэдэг).

At T = 0 ялгаруулалтад шаардагдах энергийг түвшин хоорондын зөрүүгээр тодорхойлно W= 0 ба Ферми түвшин Э Р(Зураг 10.6) ба ажлын функц гэж нэрлэдэг. Эрчим хүчний эх үүсвэр нь фотонууд байж болно (9.3-р зүйлийг үз), фото цацралтыг үүсгэдэг (фото цахилгаан эффект).

Цагаан будаа. 10.6

Термионы ялгаралтын шалтгаан нь металыг халаах явдал юм. Электрон хуваарилалтын функц гажсан үед (10.5-р зургийг үз, б)энэ "сүүл" нь боломжит худгийн таслалтыг давж болно, өөрөөр хэлбэл. зарим электронууд металлаас гарах хангалттай энергитэй байдаг. Энэ нь ихэвчлэн вакуум руу электрон нийлүүлэхэд ашиглагддаг.

Дулаан ялгаруулалтыг ашигладаг хамгийн энгийн төхөөрөмж бол цахилгаан вакуум диод юм (Зураг 10.7, a).Түүний катод K нь EMF эх үүсвэрээс халдаг ? болонмөн электрон ялгаруулдаг бөгөөд энэ нь анод ба катодын хоорондох цахилгаан талбайн үйлчлэлээр одоогийн иодыг үүсгэдэг. Цахилгаан вакуум диод нь фотодиодоос голчлон электрон ялгаруулалтыг үүсгэсэн энергийн эх үүсвэрээр ялгаатай байдаг тул тэдгээрийн гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанарууд ижил төстэй байдаг. Илүү их хурцадмал байдал У аАнод ба катодын хооронд катодын үүлнээс электронуудын ихэнх хэсгийг нэгж хугацаанд цахилгаан орон татдаг. Тиймээс хүчдэл нэмэгдэх тусам У аОдоогийн Iөсч байна. Зарим хүчдэлд тэг нь аль хэдийн татагддаг бүгдкатодоос гарах электронууд ба цаашдын өсөлтхүчдэл нь гүйдлийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэггүй - ханасан байдал үүсдэг.

Цагаан будаа. 10.7

АСУУЛТ. Ханалтын гүйдэл яагаад байна Т, G-ээс илүү, (Зураг 10.7, б)?ХАРИУЛТ. At T 2 > D, нэгж хугацаанд илүү олон электрон катодыг орхино.

Хэрэглэсэн хүчдэлийн урвуу туйлшралаар ("хасах" нь анод руу, "нэмэх" нь катод руу холбогдсон) электронууд хурдасдаггүй, харин удааширдаг тул цахилгаан вакуум диод нь гүйдлийг зөвхөн нэгээр дамжуулж чаддаг. чиглэл, өөрөөр хэлбэл. түүнд байгаа нэг талын дамжуулалт.Энэ нь үүнийг ашиглах боломжийг олгодог Шулуутгагч гүйдэл(Зураг 10.7, онд):хүчдэлийн эерэг хагас долгионы үйл ажиллагааны үед диод нь гүйдлийг дамжуулдаг боловч сөрөг хагас долгионы үед энэ нь дамждаггүй.

1907 онд Америкийн Ли де Форест диод дээр гурав дахь сүлжээ электродыг нэмсэн нь цахилгаан дохиог нэмэгдүүлэх боломжтой болсон. Дараа нь ийм триодыг бусад электродуудаар дүүргэсэн нь янз бүрийн төрлийг бий болгох боломжийг олгосон өсгөгч, генераторболон хувиргагчид.Энэ нь цахилгаан, радио инженерчлэл, электроникийн хурдацтай хөгжилд хүргэсэн. Дараа нь бороохойг вакуум хоолойг сольсон хагас дамжуулагч төхөөрөмжөөр авсан боловч CRT, рентген хоолой, электрон микроскоп, зарим вакуум хоолойд дулаан ялгаруулалт хамааралтай хэвээр байна.

Электрон ялгаралтын өөр нэг эх үүсвэр нь материалын гадаргууг янз бүрийн бөөмсөөр бөмбөгдөх явдал байж болно. Хоёрдогч электрон-электрон ялгарал нь энергийнхаа хэсгийг бодисын электрон руу шилжүүлдэг гадаад электронуудын нөлөөллийн үр дүнд үүсдэг. Ийм ялгаралтыг жишээлбэл, фото үржүүлэгч хоолойд (PMT) ашигладаг (Зураг 10.8, a).Түүний фотокатод 1 гэрэлд өртөх үед электрон ялгаруулдаг. Тэд электрод (динод) руу хурдасдаг. 2, үүнээс тэд хоёрдогч электронуудыг цохиж, динод руу хурдасдаг 3 гэх мэт. Үүний үр дүнд анхдагч фото гүйдэл нь PMT нь нэг фотоныг ч бүртгэх чадвартай болох хэмжээгээр үржүүлдэг.

Цагаан будаа. 10.8

Үүнтэй ижил зарчмыг шинэ үеийн дүрсийг эрчимжүүлэгч хоолойд (9.3-р зүйлийг үз) ашигласан. Энэ нь олон зуун мянган фото үржүүлэгчийг (объектуудын дүрсийг үүсгэдэг пикселийн тоогоор) агуулдаг бөгөөд тус бүр нь ~ 10 мкм өргөнтэй металлжуулсан микро суваг юм. Энэ сувгийн дагуу электронууд нь оптик утас дахь гэрэл, PMT дахь электронууд шиг зигзаг хэлбэрээр хөдөлж, хоёрдогч ялгаралтын улмаас сувгийн ханатай мөргөлдөх бүрт үрждэг. Электрон зам нь шулуун шугамаас бага зэрэг ялгаатай (зөвхөн сувгийн өргөн дотор) ийм сувгийн багц нь фотокатод ба дэлгэцийн хооронд байрладаг (Зураг 10.8, б)фотоэлектроныг төвлөрүүлэх хэрэгцээг арилгана (9.4-р зурагтай харьцуул). Суваг бүр нь зөвхөн электронуудыг хуулбарлахаас гадна шаардлагатай цэг рүү шилжүүлдэг бөгөөд энэ нь зургийн тодорхой байдлыг хангадаг.

Хоёрдогч ион-электрон ялгаралтын үед анхдагч бөөмс - эрчим хүчний тээвэрлэгч нь ионууд юм. AT хий ялгаруулах төхөөрөмжтэдгээр нь катодоос электронуудын нөхөн үржихүйг баталгаажуулдаг бөгөөд дараа нь хийн молекулуудын ионжуулалтаар үрждэг (5.9-р зүйлийг үз).

Мөн гарал үүслийг Гейзенбергийн тодорхойгүй байдлын зарчмаар тайлбарладаг маш чамин ялгаралтын төрөл байдаг. Хэрэв металл гадаргуу нь электронуудыг хурдасгах цахилгаан оронтой бол 1-р боломжит ирмэг дээр шулуун шугам тавигдана. жишээ нь(Зураг 10.6-д 2), мөн ирмэг нь хаалт болж хувирдаг 3. Хэрэв электроны нийт энерги нь тэнцүү бол W,тэдгээр. дээр Всаадны өндрөөс бага бол сонгодог санааны дагуу үүнийг "авах", өөрөөр хэлбэл. гадаа гар, тэр чадахгүй. Гэсэн хэдий ч квантын үзэл баримтлалын дагуу электрон нь бас байдаг давалгаа, долгио,зөвхөн биш тусгасаноптик нягтралтай орчноос, гэхдээ бас хугарсан.Үүний зэрэгцээ функц байгаа эсэх саад дотортэнд электрон олох хязгаарлагдмал магадлалыг хэлнэ. "Сонгодог" үзэл бодлын хувьд энэ нь боломжгүй зүйл юм бүрэнэлектрон энерги W,ба түүний бүрэлдэхүүн хэсэг боломжэрчим хүч - энэ хэсэгт тэнцүү байна W+ AVK, өөрөөр хэлбэл. хэсэг нь бүхэлдээ илүү байна! Үүний зэрэгцээ зарим нь бий тодорхойгүй байдалЦаг хугацаанаас хамаардаг AVK энерги AtСаад дотор электрон үлдэх: AWAt>h.Багасаж байна Хаана:тодорхойгүй байдал А.В.шаардлагатай утгад хүрч болох бөгөөд Шрөдингерийн тэгшитгэлийн шийдэл нь | төгсгөлөг утгыг өгдөг p | 2 с гаднасаад, өөрөөр хэлбэл. электрон саадыг давахгүйгээр гарах боломж бий! Энэ нь доод байх тусам өндөр байна AW n At.

Эдгээр дүгнэлтийг практикт хонгил буюу дэд саадын нөлөөгөөр баталгаажуулдаг. Энэ нь ~10 6 -10 7 В/см талбайд металаас электрон ялгаруулж өгдөг хэрэглээг ч олдог. Ийм ялгаралт нь халаалт, цацраг туяа, бөөмийн бөмбөгдөлтгүйгээр явагддаг тул үүнийг талбайн ялгарал гэж нэрлэдэг. Ихэнхдээ энэ нь талбайн хүч огцом нэмэгддэг бүх төрлийн цэг, цухуйсан хэсгүүдээс үүсдэг. Энэ нь мөн вакуум цоорхойг цахилгааны эвдрэлд хүргэж болзошгүй юм.

1986 онд Физикийн Нобелийн шагналыг сканерын шинэ бүтээлийг олгосон электрон микроскоп. Шагнагчид нь Германы физикч Э.Руска, Г.Бинниг, Швейцарийн физикч Г.Ререр нар юм. Энэ төхөөрөмжид нимгэн зүү нь гадаргуугаас бага зайд сканнердаж байна. Энэ тохиолдолд үүссэн хонгилын гүйдэл нь электронуудын энергийн төлөв байдлын талаархи мэдээллийг агуулдаг. Тиймээс гадаргуугийн зургийг атомын нарийвчлалтайгаар авах боломжтой бөгөөд энэ нь микроэлектроникт онцгой ач холбогдолтой юм.

Тунелийн эффект нь ион-электрон ялгаралтын үед (дээрхийг үзнэ үү), нэг материалын хонгилын атомаас нөгөө материалын атом руу электронууд шилжих үрэлтийн тусламжтайгаар цахилгаанжуулалтыг хариуцдаг. Энэ нь мөн ковалент холбоонд электронуудын нийгэмшлийг тодорхойлж, энергийн түвшинг хуваахад хүргэдэг (10.5-р зургийг үз). a).

биеийн болон ион дахь электроны энергийн түвшний зөрүүтэй тэнцэх илүүдэл энерги ялгарах ε 1 – ε i 1 . Энэ энерги нь анхны энерги ε 2 (Auger процесс) бүхий биеийн өөр электрон руу шилжиж эсвэл гэрлийн квант хэлбэрээр ялгарч болно. Хоёрдахь процесс нь магадлал багатай. Хэрэв өдөөгдсөн электроны энерги ε = ε 2 + (ε 1 – ε i 1 ) тэгээс их байвал ялгаруулагчаас гарах боломжтой болно. Тиймээс биеийн хоёр электрон ялгаруулах үйлдэлд оролцдог: нэг нь биеэс ион руу туннел хийх замаар энерги ялгаруулж, сүүлчийнх нь саармагжуулж, нөгөө нь энэ өдөөх энергийг хүлээн авч, биеэс гардаг, өөрөөр хэлбэл. Бидэнд хонгилын шилжилтийн процесс, өдөөх үйл явц хоёулаа байдаг.

10.7 Халуун электрон ялгаруулалт

Халуун электрон ялгаруулалт гэдэг нь хагас дамжуулагчийн цахилгаан орон байгаа үед электрон ялгаруулах явдал юм. Дамжуулах зурвасаас халуун электронууд ялгардаг. Тийм ч учраас шаардлагатай нөхцөлЭдгээр электронуудын ялгаралт үүсэх боломж нь үндсэн зурвасаас эсвэл донорын түвшнээс дамжуулалтын зурвас хүртэлх урьдчилсан дулааны өдөөлт юм. Ийнхүү халуун электроныг ялгаруулах явцад электрон өдөөх хоёр өөр механизм бодитоор хэрэгждэг: 1) торны дулааны энергийн улмаас дамжуулагчийн зурваст өдөөх; 2) дамжуулалтын зурвас дахь электронуудыг вакуум түвшнээс давсан энергийн түвшинд өдөөх. Энэ төрлийн өдөөлт нь хагас дамжуулагч дахь цахилгаан орны хүчний ажлын улмаас үүсдэг; Эцсийн эцэст энэ энерги нь талбар үүсгэдэг гадаад хүчдэлийн эх үүсвэрээс авдаг. Хагас дамжуулагч дахь цахилгаан орон байгаа нь дамжуулалтын зурваст байрлах электронуудын хурдатгал үүсгэдэг. Эдгээр электронууд нь биеийн фононуудтай харилцан үйлчилдэг. Электронуудын ийм мөргөлдөөний үед хөдөлгөөний чиглэлд огцом өөрчлөлт гарч, хурд нь бага зэрэг алдагддаг. Үүний үр дүнд электроны дундаж энерги нь ионуудынхаас өндөр байдаг; электрон хийн температур болор торны температураас өндөр байна гэж бид хэлж чадна. Энэ нь электрон ялгаруулалтыг бий болгоход хүргэдэг бөгөөд үүнийг нөхцөлт байдлаар "дулааны ялгаралт" гэж нэрлэж болох боловч үүнийг тодорхойлох температур нь торны температураас өндөр байх болно.

10.8 Холимог ялгаралт

Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг нь Schottky эффект дээр суурилсан ялгаралтын хосолсон төрөл юм. 2-р зүйлд дурдсанчлан, гадаад цахилгаан орон ашиглах үед саадны өндөр буурч, улмаар буурдаг. үр дүнтэй ажилгарах. Тиймээс, энэ тохиолдолд электронуудыг илүү өндөр боломжит саадтай энергийн түвшинд шилжүүлэхийн тулд бага хэмжээний (эрчим хүчний хувьд) урьдчилсан өдөөлт шаардлагатай болно. Тиймээс цахилгаан орон үүсэх нь бүх төрлийн ялгаралтыг урьдчилан өдөөхөд өдөөдөг. Иймээс ялгаралтын хосолсон төрөлд юуны өмнө дараахь зүйлс орно:

ЭЛЕКТРОН ЯЛГААРхатуу юмуу шингэний гадаргуугаас электрон ялгаруулахыг хэлнэ. Вакуум эсвэл хий дэх конденсацлагдсан орчинг электрон орхихын тулд энерги зарцуулагдах ёстой бөгөөд үүнийг ажлын функц гэж нэрлэдэг. Электроны потенциал энерги ялгаруулагч ба вакуум (эсвэл бусад орчин) зааг дээрх координатаас хамаарах хамаарлыг боломжит саад гэж нэрлэдэг. Үүнийг электроноор даван туулж, ялгаруулагчийг орхих ёстой.

Ялгарлыг хоёр нөхцөлд хадгалж болно. Эхнийх нь боломжит саадыг даван туулахыг баталгаажуулдаг электрон энергийн хангамж, эсвэл ийм хүчтэй гадаад талбарыг бий болгож, боломжит саад нимгэн болж, туннелийн нөлөө (талбайн ялгаралт) мэдэгдэхүйц болж, квант нэвтрэлт юм. боломжит саадыг дамжин электронууд, i.e. ажлын функцээс бага энергитэй электронуудын ялгаралт. Биеийг бөмбөгдөж буй фотоноор энерги шилжүүлэх нь фото ялгаралт, электроноор бөмбөгдөх нь хоёрдогч электрон ялгаралтыг, ионуудаар ион-электрон ялгаруулалтыг үүсгэдэг. Ялгарал нь дотоод талбараас үүдэлтэй байж болно - халуун электронуудын ялгаралт. Эдгээр бүх механизмууд нэгэн зэрэг ажиллах боломжтой (жишээлбэл, дулааны талбайн ялгаралт, гэрэл зургийн талбайн ялгаралт).

Хоёрдахь нөхцөл бол ялгарсан электроныг биеэс зайлуулах боломжийг олгодог гадаад цахилгаан орон бий болгох явдал бөгөөд үүний тулд электроныг ялгаруулагч руу авчрах шаардлагатай бөгөөд ингэснээр цэнэггүй болно. Хэрэв ялгарсан электронуудыг зайлуулах гадаад талбар нь талбайн ялгаралтанд хангалтгүй, гэхдээ боломжит саадыг бууруулахад хангалттай бол Шотткигийн эффект мэдэгдэхүйц болно - ялгаралтын гадаад талбараас хамаарал. Хэрэв ялгаруулагч гадаргуу нь нэг төрлийн бус бөгөөд өөр өөр функцтэй "цэгүүд" байвал түүний гадаргуу дээр цахилгаан "цэг талбар" гарч ирдэг. Энэ талбар нь хөрш зэргэлдээх хэсгүүдээс бага ажлын функцтэй катодын хэсгүүдээс зугтаж буй электронуудыг удаашруулдаг. Гадны цахилгаан орон нь толбоны талбарт нэмэгдэж, нэмэгдэж, толбоны дарангуйлах нөлөөг арилгадаг. Үүний үр дүнд жигд бус ялгаруулагчаас ялгарах гүйдэл нь жигд ялгаруулагчтай харьцуулахад илүү хурдацтай талбайн хэмжээ нэмэгдэх тусам нэмэгддэг (аномаль Шоттки эффект).

Термионы ялгаралт. 19-р зууны дунд үед Халаасан хатуу бодисын ойролцоо агаар нь цахилгаан дамжуулагч болдог гэдгийг мэддэг байсан ч энэ үзэгдлийн шалтгаан тодорхойгүй хэвээр байв. Туршилтын үр дүнд Ж.Элстер, Г.Гейтел нар хүрээлэн буй орчны агаарын даралт багасах үед цагаан халуун металлын гадаргуу эерэг цэнэгийг олж авдаг болохыг тогтоожээ. Халуун электрод ба эерэг цэнэгтэй электродын хоорондох вакуум дахь гүйдлийн урсгалыг Т.Эдисон (1884) нээсэн бөгөөд термионы ялгарлын онол Ж.Томсон (1887) электрон (сөрөг цэнэгтэй бөөмс) ялгаруулснаар тайлбарлав. О.Ричардсон (1902, заримдаа түүнийг өөрөө нээлт, үр нөлөө гэж үздэг) боловсруулсан. Нэг талт дамжуулалтыг Ж.Флеминг (1904, заримдаа Эдисонтой холбоотой) нээсэн боловч түүний диод нь бүрэн вакуум биш, харин сансрын цэнэгийн хэсэгчилсэн нөхөн олговортой байсан. Термионы ялгарлын гүйдэл нь катодын температур (өөрөөр хэлбэл электронуудын энерги) ба ажлын функцээр тодорхойлогддог. Хамгийн их ялгаруулах гүйдэл нь ажлын функцийг температурын харьцаагаар тодорхойлдог бөгөөд үүнийг ханалтын гүйдэл гэж нэрлэдэг. Катодын температур нь эргээд катодын материалын ууршилтаар (өөрөөр хэлбэл амьдрал) хязгаарлагддаг.

Фотоэлектроник ялгарал - цахилгаан соронзон цацраг (фотон) -ын нөлөөн дор хатуу болон шингэнээр электрон ялгаруулах, харин ялгарах электронуудын тоо нь цацрагийн эрчтэй пропорциональ байна. Бодис бүрийн хувьд босго байдаг - цацрагийн хамгийн бага давтамж (хамгийн их долгионы урт), түүнээс доош ялгарал үүсэхгүй, фотоэлектронуудын хамгийн их кинетик энерги нь цацрагийн давтамжтай шугаман нэмэгдэж, түүний эрчмээс хамаардаггүй. Фото ялгаруулалт нь гадаргуугийн ажлын функцэд мэдрэмтгий байдаг. Металлын гадаргууг эерэг Cs (цезий) эсвэл Rb (рубидиум) атомуудын монотомийн давхаргаар бүрэх замаар квант гарцын өсөлт, гэрэл цацралтын босго өөрчлөгдөхөд хүрдэг бөгөөд энэ нь ихэнх металлын ажлын функцийг 1.4-1.7 эВ хүртэл бууруулдаг. . Гэрэл цацралтыг Густав Герц (1887) нээж, хэт ягаан туяагаар хүчдэлийн дор оч завсарын электродуудыг гэрэлтүүлэх нь эвдрэлийг хөнгөвчилдөг болохыг олж мэдсэн. Системчилсэн судалгааг В.Галвакс, А.Риги, А.Г.Столетов (1885) нар хийсэн бөгөөд Герцийн туршилтаар гэрлийн үйлчлэлээр бодис нь цэнэг ялгарах хүртэл буурч байгааг харуулсан. Ф.Ленард, Ж.Томсон нар (1898) эдгээр нь яг электрон гэдгийг баталсан.

Хагас дамжуулагч ба диэлектрикийн фото ялгаруулалтыг цахилгаан соронзон цацрагийн хүчтэй шингээлтээр тодорхойлно.

Автоэлектрон ялгаралт (талбайн ялгаралт, электростатик ялгаралт, хонгилын ялгаралт) - дамжуулагч хатуу ба электронуудын ялгаралт. шингэн биетүүдөндөр эрчимтэй гадаад цахилгаан орны нөлөөн дор Р.Вуд (1897) вакуум цэнэгийг судлахдаа нээсэн. Автоэлектрон ялгаруулалтыг туннелийн эффектээр тайлбарладаг бөгөөд бусад төрлийн электрон ялгаруулахад шаардлагатай электронуудыг өдөөхөд эрчим хүчний зарцуулалтгүйгээр явагддаг. Автоэлектроник ялгаралтын үед электронууд дулааны хөдөлгөөний кинетик энергийн улмаас (термионы ялгаралттай адил) дамжин өнгөрөх боломжгүй, харин цахилгаан талбайн нөлөөгөөр багасч, нарийссан саадыг дамжин өнгөрөх замаар боломжит саадыг даван туулдаг.

Талбайн ялгаралт нь талбай болон ажлын функцээс ихээхэн хамаардаг ба температураас сул хамаардаг. Бага температурт одоогийн татан авалт нь ялгаруулагчийг халаахад хүргэдэг, учир нь Гарч буй электронууд нь дунджаар Фермигийн энергиэс бага энергийг гадагшлуулдаг, температур нэмэгдэх тусам халаалт нь хөргөлтөөр солигддог - нөлөөллийн тэмдэг өөрчлөгддөг бөгөөд энэ нь гарч буй электронуудын тэгш хэмтэй энергийн нийт хуваарилалтад харгалзах "инверсийн температур" дамжин өнгөрдөг. Ферми түвшинд. Хагас дамжуулагчаас үүссэн талбайн ялгаралтын онцлог нь ялгаруулагч руу цахилгаан орон нэвтрэн орох, электроны бага концентраци, гадаргуугийн төлөв байдал зэрэгтэй холбоотой байдаг. Талбайн ялгаралтын горимд олж болох гүйдлийн хамгийн их нягтрал нь ялгаруулагчийг түүгээр урсаж буй гүйдлийн Joule халаалт, цахилгаан орон зайд ялгаруулагчийг устгах замаар хязгаарлагддаг. Хээрийн ялгаруулалтын горимд гүйдлийг хөдөлгөөнгүй үед 10 7 А/см 2 (эмиттерийн гадаргуу дээр), импульсийн горимд 10 9 А/см 2 дарааллаар авдаг. Хөдөлгөөнгүй горимд илүү их гүйдэл авахыг оролдох үед ялгаруулагч устгагдана. Импульсийн горимд та гүйдлийг нэмэгдүүлэхийг оролдох үед ялгаруулагч нь "тэсрэх ялгаралтын горим" гэж нэрлэгддэг өөр горимд ажиллаж эхэлдэг.

Талбайн ялгаралт нь ажлын функцээс хүчтэй хамааралтай байгаа нь талбайн катодын үйл ажиллагааны тогтворгүй байдалд хүргэдэг. Гадаргуугийн ажлын функц нь өндөр вакуум дахь гадаргуу дээр явагдах үйл явц, хангалтгүй өндөр вакуум нөлөөллөөс хамаарна: тархалт, шилжилт хөдөлгөөн, гадаргуугийн дахин зохион байгуулалт, үлдэгдэл хийн сорбци. Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг материал - вольфрам нь хийнүүдийг сайн шингээдэг. Энэ нь хийг тийм ч сайн шингээдэггүй металлыг, жишээлбэл, рений эсвэл бүр идэвхгүй нүүрстөрөгчийг ашиглах олон оролдлогод хүргэсэн боловч маш их эсэргүүцэлтэй байдаг. Металлыг нүүрстөрөгчийн хальсаар хучихыг санал болгов. Гадаргуу дээрх хийн сорбцийг талбайн ялгаруулагчийг тогтмол бага зэрэг халаах эсвэл гадаргууг цэвэрлэхийн тулд үе үе хүчтэй импульс халаах замаар багасгаж болно. Ерөнхийдөө, төлөө тогтвортой үйл ажиллагааОрчин үеийн хээрийн катодууд нь халуун катодуудад шаардагдахаас нэгээс гурав дахин их вакуум шаарддаг.

Талбайн ялгаралтаас ихээхэн хамаардаг гаралтын ажлын дараа хоёрдахь параметр нь ялгаруулагч дээрх цахилгаан орны хүч бөгөөд энэ нь эргээд төхөөрөмжийн дундаж талбараас (гадаад хүчдэлийн зайны хэмжээ) болон ялгаруулагчийн геометр, учир нь ялгаруулагч дээрх талбарыг нэмэгдүүлэхийн тулд дүрмээр бол "хурц" хэлбэрүүд - цухуйсан хэсгүүд, утаснууд, цэгүүд, ир, хоолойн төгсгөлүүд эсвэл тэдгээрийн системүүд - утаснуудын багц, ирний багц, нүүрстөрөгчийн нано хоолой гэх мэт. Харьцангуй өндөр гүйдлийг сонгохын тулд олон цэгийн систем, хальс, тугалган цаасны ирмэг дээр олон ялгаруулагч систем гэх мэтийг ашигладаг. Зөвлөмжийг ялгаруулагч болгон ашиглаж байгаа нь электрон траекторын зэрэгцээ бус байдлыг бий болгодог бөгөөд ялгаруулагч электродын хавтгайтай параллель байрлах хурдны бүрэлдэхүүн хэсэг нь уртааш бүрэлдэхүүнтэй харьцуулж болно. Цацраг нь өргөжиж, сэнс хэлбэртэй болж хувирдаг бөгөөд хэрэв катод нь олон үзүүртэй эсвэл олон иртэй бол ламинар биш юм.

Хоёрдогч электрон ялгаруулалт (1902 онд Л. Остин, Г. Старке нар нээсэн) хатуу биетийг электроноор бөмбөгдөх үед түүний гадаргуугаас электрон ялгарахыг хэлнэ. Биеийг бөмбөгдөж буй электронууд (анхдагч гэж нэрлэгддэг) бие махбодид эрчим хүчний алдагдалгүйгээр хэсэгчлэн тусдаг (уян тусгалтай электронууд), үлдсэн хэсэг нь энергийн алдагдалтай (уян харимхай тусгал). Хэрэв энерги хүлээн авсан электронуудын энерги ба импульс нь биеийн гадаргуу дээрх боломжит саадыг даван туулахад хангалттай бол электронууд биеийн гадаргуугаас (хоёрдогч электронууд) гардаг. Нимгэн хальсанд хоёрдогч электрон ялгаралт нь зөвхөн бөмбөгдөлтөд өртөж буй гадаргуугаас (тусгалын ялгаралт) төдийгүй эсрэг талын гадаргуугаас (цахилгаан ялгаралтаар) ажиглагддаг. Тоон хувьд хоёрдогч электрон ялгаруулалтыг "хоёрдогч ялгаралтын коэффициент" (SEC) - хоёрдогч электронуудын гүйдэл ба анхдагч электронуудын гүйдлийн харьцаа, электронуудын уян ба уян харимхай тусгалын коэффициент, түүнчлэн ялгаралтын коэффициентоор тодорхойлогддог. хоёрдогч электронууд (харгалзах электронуудын гүйдлийн үндсэн гүйдлийн харьцаа). Бүх коэффициентүүд нь анхдагч электронуудын энерги, тэдгээрийн тусгалын өнцөг, химийн найрлага, дээжийн гадаргуугийн топографаас хамаарна. Дамжуулах электронуудын нягтрал өндөр металуудад үүссэн хоёрдогч электронууд зугтах магадлал бага байдаг. Бага электрон концентрацитай диэлектрикүүдэд хоёрдогч электронууд зугтах магадлал илүү их байдаг. Электрон зугтах магадлал нь гадаргуу дээрх боломжит саадын өндрөөс хамаарна.

Үүний үр дүнд хэд хэдэн металл бус бодисын хувьд (шүлтлэг металлын исэл, шүлтлэг галидын нэгдлүүд) EEF > 1, тусгайлан үйлдвэрлэсэн үр дүнтэй ялгаруулагчид ( доороос үзнэ үү) TBE >> 1, металл ба хагас дамжуулагчийн хувьд ихэвчлэн TBE< 2. С увеличением энергии первичных электронов КВЭ сначала возрастает с ростом количества возбужденных электронов, а потом начинает убывать, поскольку существенная часть их рождается на большей глубине и число электронов, выходящих наружу, уменьшается. Аналогично объясняется зависимость КВЭ от угла падения первичных электронов. Монокристаллы анизотропны по отношению к движению электронов, рассеяние, ионизация и дифракция зависят от направления движения, поэтому для них зависимость КВЭ от угла падения первичных электронов становится сложной.

Диэлектрик дэх хүчтэй цахилгаан орон (105-106 В / см) үүсэх нь TEC-ийг 50-100 хүртэл нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг (хоёрдогч ялгаралт нь талбайн нөлөөгөөр нэмэгддэг). Ийм нөхцөлд EEC нь давхаргын сүвэрхэг чанараас хамаарч эхэлдэг - нүх сүв байгаа нь ялгаруулагчийн үр дүнтэй гадаргууг нэмэгдүүлж, талбай нь тэдгээрээс хоёрдогч электронуудыг гаргаж авдаг бөгөөд энэ нь нүхний хананд цохиулж чаддаг. EEC > 1-тэй ялгаралт болон электрон нуранги үүсэхэд хүргэдэг. Энэ нь электроны бөмбөгдөлт зогссон ч гэсэн (ялгаруулагчид цэнэг өгөх үед) бие даасан хүйтэн ялгаруулалтыг бий болгоход хүргэдэг.

Хоёрдогч электрон катодын хэрэглээний гол талбарууд нь хоёрдогч электрон (SEM) ба фотоэлектрон (PMT) үржүүлэгчид, M төрлийн EVP (электронууд харилцан перпендикуляр цахилгаан ба соронзон орон дээр хөдөлдөг) болон хоёрдогч ялгаралт бүхий хүлээн авах өсгөгч чийдэн юм. Бүх хэрэглээний хувьд хоёрдогч ялгаруулалтын хамгийн чухал параметрүүд нь: бага анхдагч электрон энергитэй бүс дэх EEC-ийн хоёрдогч ялгаралтын коэффициент бөгөөд ихэвчлэн EEC = 1 байх энерги, EEC-ийн хамгийн их утга ба EEC хамгийн ихдээ хүрэх үед анхдагч электронуудын энерги.

Ион-электрон ялгаруулалт - ионуудын нөлөөн дор электрон ялгарах. Ион-электрон ялгаралтын хоёр механизм мэдэгдэж байна: потенциал - ирж буй ионы талбараар биеэс электронуудыг гаргаж авах ба кинетик - ионы кинетик энергийн улмаас биеэс электронуудыг тогших. Боломжит ялгаралтын коэффициент нь ионы иончлолын энерги нэмэгдэж, зорилтот ажлын функц буурах тусам нэмэгддэг ба Ne + / W (неон / вольфрам), He + / W (гели / вольфрам), Ar хосуудын хувьд. + / W (аргон / вольфрам) нь жишээлбэл, 0, 24, 0.24, 0.1 бөгөөд ионы энергиээс сул хамаардаг. Mo (молибден) зорилтот ба ижил ионуудын хувьд эдгээр коэффициентүүд нь ойролцоогоор 10% их байна.

Олон тооны цэнэглэгдсэн ионуудаар бөмбөгдөхөд ион-электрон ялгаруулалт нэмэгддэг - 2, 3, 4 цэнэглэгдсэн ионуудын хувьд энэ нь дан цэнэгтэй ионуудынхаас ойролцоогоор 4, 10, 20 дахин их байдаг. Боломжит ион-электрон ялгаруулалт нь ажлын функцээр тодорхойлогддог тул гадаргуугийн төлөв байдлаас ихээхэн хамаардаг. Энэ нь туршилтын өгөгдлийн харьцангуй их тархалтыг шаарддаг.

1 кеВ-ээс бага энергитэй үед кинетик ион-электроны ялгарал бараг байхгүй, дараа нь шугаман нэмэгдэж, дараа нь илүү удаан, максимумаар дамжиж, буурч, хэдхэн МеВ-ийн энергид коэффициент нь нэгдмэл болж буурдаг. Ион-электроны ялгарал нь электронуудын эх үүсвэр нь ионоор бөмбөгдсөн катод байдаг олон тооны электрон хий ялгаруулах төхөөрөмжүүдийн үйл ажиллагаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Зарим тохиолдолд ион-электрон ялгаруулах үйл явц нь төхөөрөмжийн эзэлхүүн дэх электронуудын үндсэн хэмжээг үүсгэдэг.

Халуун электронуудын ялгарал нь электронуудын "халаалт" -аас үүдэлтэй ялгаралт, i.e. энергийг электрон руу шилжүүлэх эсвэл цахилгаан талбайд өртөх. Хэрэв термионы ялгаралтыг хатуу биеэс гарах боломжит саад тотгор, түүнийг даван туулах электронуудын энергиээр тодорхойлж, түүнийг олж авахын тулд хатуу биеийг халаана ( хамгийн энгийн аргаэлектронуудыг халаах), дараа нь та биеийг халаахгүйгээр электронуудыг халаахыг оролдож болно. Электронууд нь цэнэгтэй бөөмс учраас тэдгээрийг "халаах" хамгийн энгийн арга бол цахилгаан орон үүсгэх явдал юм. Халуун электрон ялгаруулалт бүхий катодыг бий болгох нь юуны түрүүнд дамжуулагч эсвэл хагас дамжуулагч дахь том цахилгаан орон бий болгох явдал юм. Үүнийг хийхийн тулд дамжуулагч ба хагас дамжуулагч нь "муудсан" байх ёстой бөгөөд тэдгээрийн дамжуулалтыг бууруулдаг. эс бөгөөс энэ том талбарт тэдгээрийн дундуур их хэмжээний гүйдэл урсах бөгөөд катод нь бүтэлгүйтнэ.

Металлыг "мууруулах" нэг арга бол түүнийг салангид хэсгүүдэд хуваах явдал юм. Хэрэв тэдгээрийн хоорондох зай бага бол 10 микроны дарааллаар электронууд нэг бөөмсөөс нөгөө бөөмс рүү хонгил хийх (боломжийн саадыг даван туулах, том талбараар багасгаж, нарийсгах) бөгөөд энэ нь дамжуулалтад хүргэдэг. Гэхдээ цул металлаар дамжин өнгөрөх гүйдэлтэй харьцуулахад гүйдэл ихээхэн буурах болно, өөрөөр хэлбэл. эсэргүүцэл нэмэгдэнэ. Энэ нь талбайг нэмэгдүүлэх боломжтой болгодог. Дараа нь электронуудын энерги маш их нэмэгдэж вакуум руу ялгарах боломжтой болно. Халуун электрон ялгаралтын катодууд нь метал эсвэл хагас дамжуулагчийн нимгэн хальсыг байрлуулсан диэлектрик субстрат хэлбэрээр хийгдсэн байдаг. Жижиг хальсны зузаантай үед "арал" -ыг ихэвчлэн авдаг; цоорхойгоор тусгаарлагдсан тусдаа жижиг хэсгүүдээс бүрдэх. Электроныг ялгаруулахыг хөнгөвчлөхийн тулд катодыг ихэвчлэн Cs (цези), BaO-ийн ажлын функцийг бууруулдаг бодисын нимгэн (ойролцоогоор нэг атом) хальсаар бүрхсэн байдаг. Ау (алт), SnO 2, BaO ихэвчлэн хальсны үндсэн бодис болгон ашигладаг. Хамгийн сайн олж авсан параметрүүд нь дараах байдалтай байна - одоогийн татан авалт нь удаан хугацааны туршид 1 А / см 2, богино хугацаанд 10 А / см 2 байна. Энэ тохиолдолд үр ашиг (ялгаралтын гүйдлийн харьцаа нь хальсаар урсаж буй гүйдлийн харьцаа) 100% -д хүрч болно.

Леонид Ашкинази

Нумын цоорхойг дамжуулах чадварыг хангахад янз бүрийн шалтгааны нөлөөн дор катодоор хангагдсан электронууд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Катодын электродын гадаргуугаас электрон ялгарах үйл явц эсвэл гадаргуутай холбооноос электрон ялгарах процессыг электрон ялгаруулалт гэж нэрлэдэг. Ялгарах үйл явцын хувьд эрчим хүч зарцуулах шаардлагатай.

Катодын гадаргуугаас электронуудыг гаргахад хангалттай энергийг ажлын функц гэж нэрлэдэг ( Та гарч байна )

Энэ нь электрон вольтоор хэмжигддэг бөгөөд ихэвчлэн иончлолын ажлаас 2-3 дахин бага байдаг.

4 төрлийн электрон ялгаруулалт байдаг.

1. Термионы ялгаралт

2. Талбайн ялгаралт

3. Фотоэлектроник ялгаралт

4. Хүнд хэсгүүдийн нөлөөгөөр ялгарах.

Термионы ялгаралт нь электрод-катодын гадаргуугийн хүчтэй халалтын нөлөөн дор явагддаг. Халаалтын нөлөөн дор катодын гадаргуу дээр байрлах электронууд кинетик энерги нь электродын гадаргуугийн атомуудыг татах хүчтэй тэнцүү эсвэл их байх үед гадаргуутай холбоогоо алдаж, гадагш нисдэг. нумын цоорхой. Электрод (катод) -ын төгсгөлд хүчтэй халах нь түүний хэсэгтэй холбогдох үед энэ контакт нь жигд бус байдлаас болж зөвхөн гадаргуугийн тодорхой цэгүүдэд тохиолддог. Энэ байрлал нь гүйдэл байгаа тохиолдолд контактын цэгийг хүчтэй халаахад хүргэдэг бөгөөд үүний үр дүнд нум үүсдэг. Гадаргуугийн температур нь электронуудын симуляцид ихээхэн нөлөөлдөг. Ялгарлыг ихэвчлэн одоогийн нягтар тооцдог. Термионы ялгаралт ба катодын температурын хамаарлыг Ричардсон, Дешман нар тогтоосон.

хаана j0одоогийн нягт, А/см2;

φ электрон ажлын функц, e-V;

ГЭХДЭЭ- тогтмол, онолын утга нь A \u003d 120 а / см 2 градус 2 (металлуудын туршилтын утга A \u003e 62.2).

Автоэлектроник ялгаралтын үед электрон ялгаруулахад шаардлагатай энергийг гадны цахилгаан орон өгдөг бөгөөд энэ нь металын электростатик талбайн нөлөөллийн хязгаараас давсан электронуудыг "сордог" юм. Энэ тохиолдолд гүйдлийн нягтыг томъёогоор тооцоолж болно

, (1.9)

хаана Эцахилгаан талбайн хүч, V/см;

Температур нэмэгдэхийн хэрээр автоэлектроник ялгаралтын утга буурч байгаа боловч бага температурт түүний нөлөөлөл, ялангуяа цахилгаан талбайн өндөр хүчдэлд (10 6 - 10 7 В / см) шийдвэрлэх нөлөөтэй байдаг бөгөөд энэ нь Браун М.Я. болон Г.И. Погодин-Алексеевыг электродын ойролцоох бүс нутгуудад авч болно.

Цацрагийн энергийг шингээж авах үед ийм өндөр энергитэй электронууд гарч ирэх бөгөөд тэдгээрийн зарим нь гадаргуугаас гардаг. Фотоэмиссийн гүйдлийн нягтыг томъёогоор тодорхойлно

хаана α - гагнуурын нумын утга нь тодорхойгүй тусгалын коэффициент.

Иончлолоос гадна фото ялгаруулалтыг үүсгэдэг долгионы уртыг томъёогоор тодорхойлно

Ионжуулалтаас ялгаатай нь шүлт ба шүлтлэг шороон металлын гадаргуугаас электрон ялгарах нь харагдах гэрлийн нөлөөгөөр үүсдэг.

Катодын гадаргуу нь хүнд хэсгүүдийн (эерэг ион) нөлөөнд өртөж болно. Катодын гадаргуу дээр нөлөөлсөн эерэг ионууд нь:

Нэгдүгээрт, тэдний эзэмшиж буй кинетик энергийг өгдөг.

Хоёрдугаарт, катодын гадаргуу дээр саармагжуулж болно; тэд электродын иончлолын энергийг өгдөг.

Тиймээс катод нь халаах, хайлуулах, ууршуулахад ашиглагддаг нэмэлт энергийг олж авдаг бөгөөд зарим хэсэг нь гадаргуугаас электронууд зугтахад зарцуулагддаг. Катодоос электроныг хангалттай эрчимтэй ялгаруулж, нумын цоорхойг харгалзах иончлолын үр дүнд тогтвортой цэнэг үүснэ - тодорхой хүчдэлийн хэлхээнд тодорхой хэмжээний гүйдэл гүйдэг цахилгаан нум.

Тодорхой төрлийн ялгаруулалтын хөгжлийн зэргээс хамааран гурван төрлийн гагнуурын нумыг ялгадаг.

Халуун катодын нумууд;

Хүйтэн катодын нумууд;