Эффект Шоттки. Автоэлектронная, вторичная и фотоэмиссии электронов. Области применения

Эффект Шоттки- влияние поля на величину потенциального барьера.

Fs- Сила зеркального отображения.

,где ε0- диэлектрическая проницаемость вакуума.

Ws- потенциал зеркального отображения.

Если приложим внешнее электрическое поле то, W_SeE_X, F_SeE_Xx

На некотором расстоянии сила еЕ и Fs компенсируют друг друга, т.е становятся равными.

Автоэлектронная эмиссия—эмиссия электронов с поверхности Ме под действием сильного внешнего эл. поля, ее открыл Р.Вуд (1897) при исследовании вакуумного разряда.

Автоэлектронная эмиссия объясняется туннельным

эффектом и происходит без затрат энергии на возбуждение электронов. При автоэлектронной эмиссии электроны преодолевают потенциальный барьер, не проходя над ним за счет кинетической энергии теплового движения, а путем туннельного просачивания сквозь барьер, сниженный и суженный электрическим полем.

Вторичная электронная эмиссия (открытая Л.Остин и Г.Штарке, 1902) — эмиссия под действием ускоренного потока частиц.

Количественно вторичная электронная эмиссия характеризуется "коэффициентом вторичной эмиссии" (КВЭ)

КВЭ определяется экспериментально. η= ne/nn, ne выбитые элек-ы а nn падающие эл-ы.

η зависит от природы материала пов-ти, энергии бомбардирующих частиц и их угла падения на поверхность.

Спектр вторичных электронов практически сплошной.

Фотоэлектронная эмиссия — испускание электронов твердыми телами и жидкостями под действием электромагнитного излучения (фотонов), при этом количество испускаемых электронов пропорционально интенсивности излучения.

Фотоэмиссия была открыта Густавом Герцем (1887).Чтобы фотоэмиссия имела место энергия кванта должна быть больше раб.выхода.

Светочувствительность S,гдеI-поток, P- мощность падающего излучения. S=I[A]/P[Вт]

Вторичная и фотоэмиссия применяются в приборах регистрации оптического излучения (ФЭУ).

12. Электрический ток в вакууме. Роль объемного заряда. Закон Богуславского- Ленгмюра

Вакуум-степень разрешения газа,когда столкновение е-ов с тяжелыми частицами в пространстве м\у катодом и анодом(К и А) не играют сущ-ой роли.Длина пробега,т.е расстояние м\у столкн-ми сопоставимы с расстоянием м\у электродами.При этих условиях эмиссия е-ов из К приводит к образованию вблизи поверхности К отриц.объемного заряда.В рез-те измен. распределения потенциала м\у электродами

Е=grad U.Распределение U линейное.Нагрев К с К эмитируются е-ны,кот.двигаются к А с ускорением.grad U вблизи поверхн.=0

Образовав.объемн.заряд будет тормозить эмиссию,т.е возращ.часть е-в обратно на К.В рез-те,получ,что велич.объемного заряда будет

регулир-ся ток е-в на А,кот.будет завис-ть от Ua.Рассм-м велич.плотности тока на А для плоской геометрии,когда Ки А явл-ся плоскими || пластинами.В этом случ. Можно рассмотр.одноврем-ю задачу для движения е-в.Воспольз. урав-м Пуассона

В любом сечении м\у К и А j=соst в следст. при развитии тока м\у электродами концент-я е-в будет уменьш.Рассм. катодное поведение потенц.м\у электродами в завист. от Ua если А изолир-ть от внеш. цепи и не подав-ть на него никакого потенц.,то со временем на А появ.положит. потенциал,определен.потоком е-ов из К.

Образ.min,кот. опред-ся объеным зарядом.Зарядами

Уменьш.потен-й барьер для выхода е-в j=const,т.к концен-я уменьш,скор-ть увелич,поступит насыщ-е.

В результате сос-ия насыщения,вакуумный диод с термо е-ой эммисией,усиление ионизации,появл-е излуч-я,формир-ся «+» объемн.заряд

13.Классификация электрических токов в газе….

В нормальном состоянии газ является диэлектриком, так как состоит из нейтральных атомов и молекул. В связи с этим для появления эл. тока необходимо:

создать заряженные частицы и приложить разность потенциалов между электродами.

В этом принципиальное отличие эл.тока в газе от тока в металлах, п/п, диэлектриках.

1. можно создать термоэл. эмиссию

2. использовать облучение

Способы создания первичных заряженных частиц путем внешнего воздействия называют внешним ионизатором.

Если разность потенциалов низкая, новых заряженных частиц создаваться не будет, ток прекратится. Ток, существующий под действием внешнего ионизатора, называется несамостоятельным. Если условие для движения и ускорения заряженных частиц обеспечивает неупругие столкновения с ионизацией, и эта ионизация компенсирует потери заряженных частиц на электродах в объеме и на органических стенках, то такой разряд называется самостоятельным (заряженные частицы создаются за счет неупругих столкновений). Чтобы заряд стал самостоятельным необходимо определенное напряжение поля между электродами. Переход от несамостоятельного к самостоятельному – эл.пробой газа.

Развитие токопроводящего канала между электродами зависит от давления газа и от расстояния между электродами.

Условная граница модели пробоя ~250мм.рт.ст.Две модели:

1.Таунсенда <200 мм.рт.ст.

2.Стриммерная >200 мм.рт.ст.

Модель Таунсенда основана на формировании токопроводящего канала электронными лавинами. Для количественной оценки ионизационных процессов. Таунсенд ввел три основных коэф. α,β,γ.

α – число пар зарядов, создаваемых электроном на одном сантиметре пути от катода к аноду.

β - число пар зарядов, создаваемых ионом на одном сантиметре пути от катода к аноду.

γ – коэф. вторичной эмиссии.

Образуемая электронная лавина переходит на анод.

Формы развития пробоя:

1.α,β=0,γ получим однополярный предпробойный ток.

2. α,β,γ двуполярный двух типов лавин, электронной и ионной, движущихся в различном направлении.

Стриммерная модель создана для высоких давлений. При высоком давлении время развития пробоя не зависит от материала катода и анода.

Модель Таунсенда работает когда ионизация осуществляется электронами и α>>β, предпробойный ток называют однополярным.

Первая лавина создается n₀ исходными электронами, после прохождения первой лавины на анод будет пападать n₀e^αδ электронов.

Число созданных ионов после прохождения первой лавины:

Число вторичных электронов будет: N= γN^l.

В образовании второй лавины будет:

После прохождения второй лавины n²= n₁e^αδ, вторая лавина будет создавать ионы:

В образовании второй лавины будет:

На стадии третьей лавины ток стабилизируется(думал Таунсенд)

n²= n³ =n⁴(кол-во эл-ов должно быть одинаковым).

n²= n³ =n⁴=n₁ e^αδ

n₁=n₂=n₃=n₀+γn₁(e^αδ-1)

Выразим n₁:

Если поле неоднородно, альфа зависит от координаты. Граничное условие пробоя:

Когда начинается пробой ток резко возрастает.