ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ

January 29, 2012 by admin Комментировать »

Как уже указывалось, свободные электроны в любом проводнике находятся в беспрерывном беспорядочном (хаотическом) движении, причем скорость этого движения тем больше, чем выше температура проводника.

Движущийся электрон как частица, имеющая массу, обладает некоторым запасом энергии, и чем больше скорость движения, тем, естественно, большим запасом энергии он обладает.

Свободный электрон, находясь внутри проводника, со всех сторон окружен как положительными ионами, так и другими свободными электронами, однако их воздействие на электрон взаимно уравновешивается, т. е. суммарное воздействие электрических сил всех зарядов на электрон равно нулю. Поэтому эти электроны могут свободно передвигаться внутри проводника в любых направлениях.

Из теории строения вещества нам известно, что электроны, вращающиеся по своим орбитам вокруг ядра, образуют так называемую электронную оболочку, в результате чего поверхность любого проводника представляет собой также своего рода’ электронную оболочку, имеющую, отрицательный заряд. Поэтому электроны, двигающиеся в поверхностном слое проводника, испытывают влияние сил, действующих в одном направлении и направленных внутрь проводника: во-первых, отталкивающее от поверхности проводника действие электронной оболочки и, во-вторых, сильное, притягивающее внутрь проводника действие положительных ионов, расположенных в этом случае по одну сторону электрона. Под действием этих сил свободные электроны, обладающие в обычных условиях небольшими скоростями и энергиями, не могут оторваться от поверхности проводника и продолжать свое движение в окружающем пространстве.

Если металлический проводник нагревать до определенной температуры (например, пропустив через него электрический ток), то скорость движения отдельных электронов становится настолько большой, что они, преодолевая противодействующие силы, вырываются с поверхности металла и вылетают за его пределы. Это явление излучения электронов из нагретого тела носит название термоэлектронной эмиссии. Чем выше температура нагрева, тем большее количество электронов, получивших необходимую скорость для вылета, излучается проводником. Явление термоэлектронной эмиссии используется в электронных лампах для создания в них потока электронов.

Свойство различных материалов при одинаковой температуре излучать большее или меньшее количество электронов характеризуется так называемой величиной работы выхода, которая зависит от структуры материала. Работа выхода — это работа, которую должны совершить электроны для того, чтобы преодолеть силы притяжения к металлу. Работа выхода для разных металлов колеблется в пределах от одного до десяти электрон-вольт (эв). Электрон-вольт — это работа, которую необходимо затратить для перемещения одного электрона в’ электрическом поле между точками, обладающими разностью потенциалов в один вольт. Чем меньше работа выхода электронов из металла, тем меньше температура, до которой он должен быть нагрет для получения нужной величины эмиссии электронов. Материаллы, используемые в радиотехнике для получения достаточных величин термоэлектронной эмиссии, разделяются на две группы. Первую группу составляют материалы, имеющие сравнительно большую работу выхода и используемые поэтому при высоких температурах. К первой группе относятся тугоплавкие металлы (без примесей): вольфрам, молибден и тантал (чаще всего применяется вольфрам). Эмиссия у этих материалов начинается примерно при температуре нагрева до 2 000° С. Рабочая температура вольфрама колеблется в пределах 2 200—2 300° С. Материалы второй группы имеют значительно меньшую работу выхода, чем материалы первой группы, поэтому они дают нужную эмиссию при более низких температурах, потребляют меньшую мощность для нагрева и экономически более выгодны. К ним относятся: торированный вольфрам (вольфрам с небольшой примесью тория), металлические окислы щелочно-земельных металлов (бария, стронция, кальция) и др.

Обе эти группы материалов имеют свои специфические преимущества и недостатки, в связи с чем применяются в различных типах электровакуумных приборов.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты