26.07.14 11:28

Elektron emissiya xaricdən elektrona verilən əlavə enerjinin təsiri altında bir elektronun metaldan (və ya hər hansı digər cisimdən) ayrılması və başqa bir fazaya (qaz və ya vakuum) keçməsidir. Hər hansı bir cismin səth təbəqəsinin atomlarında elektronlar müxtəlif enerji səviyyələrində və buna görə də müxtəlif enerjilərə malik olsalar da, xaricdən enerji təchizatı olmadan onların yalnız çox kiçik bir hissəsi (enerjisini artıran elektronlar) ola bilər. potensial maneədən keçmək və başqa bir mərhələyə keçmək; Qalan elektronlar həmişə atom və molekullarında qalır.

Elektron emissiyasının bir neçə növü müşahidə olunur (foto, istilik və s.), o cümlədən sahə elektron (soyuq) emissiya - güclü elektrik sahələrinin təsiri altında elektronların atılması. Sonuncu növün emissiyasını həyata keçirmək üçün çox yüksək sahə gradienti tələb olunur. N.A.Krotova, V.V.Karasev, Yu.M.Kirillova və başqaları plyonun substratdan sürətlə qopması zamanı qoparılan səthlərin elektrikləşməsini və elektron emissiyasını sübut edən təcrübələr aparmışlar.

Boşaltma potensialının dəyərləri, film və substrat arasındakı boşluqlar və səthlərin elektrikləşmə sıxlığı müəlliflər tərəfindən köməkçi bir qrafikdən (Paschen əyrisi) istifadə edərək hesablamalar əsasında əldə edilmişdir və ikiqat elektrik təbəqəsinin enerjisi onlar tərəfindən alınan maksimum ayırma işinə bərabərdir.

Filmlər substratlardan ayrıldıqda elektronların emissiyasını təyin etmək üçün eksperimentlər təxminən 10-5 mm Hg təzyiqdə vakuum adeziometerindən istifadə etməklə aparılmışdır. İncəsənət. Ayırma sərhədinə qarşı 1 sm məsafədə bir şüşə lövhəyə flüoresan ekran yerləşdirildi. Müxtəlif polimer plyonkaları vakuumda şüşə substratdan qopardıqda ekranda mavi-yaşıl işıq yanıb-söndü; qaranlıqda parıltı bir neçə metr məsafədən belə aydın görünürdü.

Filmin soyulduğu yerlərdə şüşə lövhənin də yaşılımtıl işıqla parladığı diqqət çəkib.
Fotoqrafik lövhənin qaralması

Nəticədə, radiasiya ayırma sərhədində baş verir, ekranın və şüşənin flüoresansına səbəb olur. Sonrakı təcrübələr göstərdi ki, bu şüalanma həm də flüoresan ekranın yerində sabitlənərsə, foto lövhəsinin qaralmasına səbəb olur. Substratdan ən müxtəlif quruluşa malik yüksək polimerlər: təbii və sintetik kauçuklar, qutta-percha, poliizobutilen, müxtəlif sellüloz efirləri, vinil polimerlər və s. qoparıldıqda foto lövhə qara rəngə çevrildi.

Bu polimerlər həm şüşədən, həm də metaldan qaldırıldıqda emissiya müşahidə edildi. Müəlliflər belə nəticəyə gəldilər ki, bu şüalanma rentgen şüaları və ya görünən işıq ola bilməz: bu, elektron axını idi. Təsiri öyrənmək təcrübəsi ilə də buna əmin olurlar maqnit sahəsi radiasiya üçün. Məlum olduğu kimi, maqnit sahəsində fotonlar, yəni görünən və rentgen şüaları öz düz yolundan yayınmır: maqnit sahəsi onlara təsir etmir.

Müsbət və ya mənfi yüklü hissəciklər fərqli davranırlar: birincisi mənfi qütbə, ikincisi müsbətə doğru sapır. Təxminən 25-30 oersted maqnit sahəsinin gücü ilə müəlliflər əyilməmiş və əyilmiş elektron şüasının kifayət qədər aydın təsvirini əldə edə bildilər.

Bu yaxınlarda (1965-1966) kitabın müəllifi Yu. M. Evdokimov ilə birlikdə substrat-yapışqan interfeysdə elektrik hadisələrini öyrənmək üçün yeni bir texnikadan istifadə etmişdir. Bəzi polimerlərin silikat şüşə və metallara (polad dərəcəli X və 1Х18Н9Т) yapışması tədqiq edilmişdir. Seçilmiş polimerlər sellüloza efirləri (selüloz asetobutirat (ABC), selüloz asetopropionat və tripropionat), xlorosulfopolietilen və yapışdırıcı yapışdırıcı idi.

Bu polimerlərin substratlara yapışdırılması polimerlərin müvafiq həlledicilərdə (aseton, karbon tetraklorid) 10%-li məhlullarının substratın yağdan təmizlənmiş səthlərinə tökülərək hazırlanmışdır, yapışqan yamaq istisna olmaqla, altlıq ilə yuvarlanaraq substratla təkrarlanır. rezin rulon.
Elektron emissiya

Seçilmiş sistemlərin (substrat + plyonka) elektrik hadisələri vakuum adeziometrindən istifadə etməklə və B.V.Deryagin və N.A.Krotovanın təklif etdiyi üsulla öyrənilmişdir.

Ayrıldıqdan sonra bütün sistemlərin ayrılmış səthlərində əks işarələrin elektrik yükləri var idi, bunlar simli elektrometrdən istifadə etməklə yoxlanılır (aşağıda onun təsvirinə baxın). Bütün hallarda şüşə və metallar müsbət, qoparılan polimer səthlər isə mənfi yüklənmişdir. Polimer filmlərin şüşə və metallardan ayrılması zamanı baş verən elektron emissiyasının fotoşəkilləri çəkilmişdir.

Tədqiq olunan bütün sistemlərdə elektron emissiyası aşkar edilmişdir. Fotoşəkillər boşqabın qeyri-bərabər qaralmasını göstərir. Göründüyü kimi, elektron emissiya mərkəzləri polimerin ayrı-ayrı hissələrinin substratdan ayrılması nəticəsində yaranır. Şüalanmanın filmin səthinə paralel getdiyi aydın şəkildə nəzərə çarpır: ən böyük radiasiya ayrılma sərhədində, daha az radiasiya emissiya edən polimer filmdə nəzərə çarpır.

Xlorosulfopolietilen şüşədən qoparıldıqda, polimerin ayrı-ayrı hissələrinin şüşədən qoparıldığı zaman meydana çıxan ayrı-ayrı flaşlar əldə edildi; Lövhədən ayırma sərhədi götürüldükcə, çox güman ki, radiasiya intensivliyinin aşağı olması səbəbindən foto lövhənin qaralması müşahidə edilmir.

Elektronların emissiyası, polimer plyonka substratdan qoparıldıqda müşahidə olunan radiasiyaya məruz qaldıqda fotoqrafiya kağızı ekranının ekran görüntüsü ilə də təsdiqlənir. Şəkildə qaranlıq bir sahə - şüaların kağız ekranla qorunmasının nəticəsi və işıqlı sahələr - yolda qeyri-şəffaf ekranla qarşılaşmayan boşqabdakı elektronların təsirinin nəticələrini aydın şəkildə göstərir. Bu görüntülər elektron emissiyasının birbaşa sübutu kimi xidmət edir ki, bu da təmasda cisimlərin yapışmasını həyata keçirən elektrik qüvvələrinin müəyyən bir rolunu göstərir.

Bölmənin istifadəsi çox asandır. Təqdim olunan sahədə, sadəcə daxil edin doğru söz, və biz sizə onun dəyərlərinin siyahısını verəcəyik. Qeyd etmək istərdim ki, saytımızdan məlumat verilir müxtəlif mənbələr– ensiklopedik, izahlı, söz yaradıcılığı lüğətləri. Burada siz daxil etdiyiniz sözün istifadəsinə dair nümunələrə də baxa bilərsiniz.

"Elektron emissiya" nə deməkdir?

Ensiklopedik lüğət, 1998

elektron emissiya

təsiri altında bərk və ya maye tərəfindən elektronların emissiyası elektrik sahəsi(sahə emissiyası), istilik (termion emissiyası), elektromaqnit şüalanması(fotoelektron emissiyası), elektron axını (ikinci elektron emissiyası) və s.

Elektron emissiya

bərk və ya mayenin səthindən elektronların emissiyası. E. e. xarici təsirlərin təsiri altında bədənin bəzi elektronları bədənin sərhədindəki potensial maneəni aşmaq üçün kifayət qədər enerji əldə etdikdə və ya elektrik sahəsinin təsiri altında səth potensial maneəsi olduqda baş verir. bədənin daxilində ən yüksək enerjiyə malik olan bəzi elektronlar üçün şəffafdır. E. e. cisimlər qızdırıldıqda (termion emissiyası), elektronlar (ikinci elektron emissiya), ionlar (ion-elektron emissiyası) və ya fotonlar (fotoelektron emissiyası) tərəfindən bombalandıqda baş verə bilər. Müəyyən şəraitdə (məsələn, yüksək elektron hərəkətliliyi olan yarımkeçiricidən cərəyan keçdikdə və ya ona güclü elektrik sahəsi nəbzi tətbiq edildikdə) keçirici elektronlar kristal qəfəsdən daha çox “qızdıra” bilər və bəziləri bədəni tərk edin (isti elektron emissiyası) .

Müşahidə etmək E. e. cismin (emitterin) səthində emitentin səthindən elektronları “soran” xaricdən elektron sürətləndirən elektrik sahəsi yaratmaq lazımdır. Əgər bu sahə kifayət qədər böyükdürsə (³ 102 V/sm), onda cismin sərhədində potensial maneənin hündürlüyünü və müvafiq olaraq iş funksiyasını (Şottki effekti) azaldır, nəticədə E. e. . artır. Güclü elektrik sahələrində (~107 V/sm) səth potensialı maneəsi çox incə olur və elektronlar onun vasitəsilə tunel keçir (tunel emissiyası), bəzən sahə emissiyası da adlanır. 2 və ya daha çox amilin eyni vaxtda təsiri nəticəsində termoavtoelektron və ya fotoavtoelektron emissiya baş verə bilər. Çox güclü impulslu elektrik sahələrində (~ 5 × 107 V/sm) tunel emissiyası emitent səthində mikrotiplərin sürətlə məhvinə (partlamasına) və səthə yaxın sıx plazmanın əmələ gəlməsinə səbəb olur. Bu plazmanın emitentin səthi ilə qarşılıqlı təsiri elektrik cərəyanının kəskin artmasına səbəb olur. 106 A-a qədər cərəyan pulsunun müddəti bir neçə onlarla ns (partlayıcı emissiya). Hər cərəyan impulsu ilə emitter maddənin mikromiqdarları (~ 10-11 q) anoda ötürülür.

Gəlin nəzərdən keçirək fiziki əsas emissiya elektronikası, yəni. emitentin səthi sabit və ya yüksək tezlikli elektrik sahəsinə, işıq şüalanmasına, elektron və ya ion bombardmanına məruz qaldıqda bərk cismin vakuum və ya qazla sərhədində baş verən elektron və ionların emissiyası (emissiyası) hadisəsi; termal istilik, emal və s.

Möhkəm cisimdən elektronların kortəbii (kortəbii) emissiyasının qarşısı, sərhəddə U 0 potensial həddi olması, maddədən çox məsafədə qaçan elektronlar arasında qarşılıqlı təsir qüvvələrinin təsiri ilə yaranır. atom ölçüləri, və şəbəkə ionlarının qalan kompensasiya olunmamış müsbət yükü (şəkil 1).

Mütləq sıfır temperaturda metalda keçirici elektronların maksimum mümkün kinetik enerjisi E F-ə (Fermi enerjisi) bərabərdir. Emitentdən kənar E F səviyyəsindən bir elektron çıxarmaq üçün verilmiş metaldan elektronun iş funksiyasına bərabər əlavə eφ=U 0 –E F enerji tələb olunur.

Təbii, və ya avtomatik elektron emissiyalar, yalnız potensial həddi, radioaktiv nüvələrdən alfa hissəciklərinin kortəbii emissiyası zamanı tunel effektinə bənzər sırf kvant mexaniki təsir nəticəsində elektronların “sıza” və “tunel” keçə biləcəyi potensial maneəyə çevrildikdə mümkündür. "Sahə elektron emissiyası" termini, elektronların bərk cisimdən kənarda sərbəst buraxılmasının kortəbii şəkildə baş verdiyini bildirir, yəni. əlavə enerjinin xərclənməsi ilə əlaqəli deyil. Baryerdən kənara “sızan” elektronlar elektrik sahəsindən enerji alırlar E yalnız emitent-anod vakuum boşluğunda.

Xarici elektrik sahəsinin gücü nə qədər böyükdür E, U(x)=–e səthindən x məsafəsinin dəyişməsi ilə elektronun potensial enerjisi nə qədər dik olarsa, dəyişir. E bu sahədə x olarsa, potensial maneə nə qədər dar olarsa və nəticədə, maneənin kvant mexaniki şəffaflıq əmsalından asılı olaraq sahə emissiya cərəyanının sıxlığı j A bir o qədər yüksək olar (bax §3.7). Xarici elektrik sahəsi təkcə potensial həddin maneəyə çevrilməsinə səbəb olmur, həm də maneənin hündürlüyünü azaldır ( Schottky effekti), bu da sahə emissiya cərəyanının artmasına kömək edir (bax §9.7). Asılılıq j A ( E) eksponensial xarakter daşıyır: j A ~exp[–С/ E], burada C emitentdən çıxan elektronun iş funksiyası ilə təyin olunan sabitdir.

Hesablamalara görə, əhəmiyyətli sahə emissiya cərəyanlarının görünməsi üçün sahə gücləri tələb olunur E~10 8 ¸10 9 V/m.

Bərk cismin səthində elektrik sahəsi təkcə katod və anod arasında elektronları sürətləndirən xarici potensial fərq hesabına deyil, həm də katod səthində yerləşən müsbət ionların sahəsinə görə yarana bilər. Belə bir ion təbəqəsi katodda görünə bilər, məsələn, sahə emissiya cərəyanının özü ilə qızdırıldığı zaman sahə emissiya katodunun maddənin bir hissəsinin buxarlanması səbəbindən. Buxarlanan atomların sonrakı ionlaşması katod səthində sıx tarazlıq olmayan qaz-boşaltma plazma təbəqəsinin yaranmasına gətirib çıxarır. Emitent-plazma sərhəd bölgəsindəki güclü elektrik sahəsi plazma konsentrasiyasından asılı olan Debye radiusu adlanan ərazidə lokallaşdırılır. Bu sahənin görünüşü sahə elektron emissiyasının əlavə artmasına səbəb olur. Adi sahə emissiyasından qeyri-adi yüksək emissiya cərəyanı sıxlığına keçid prosesi kəskin, partlayıcı xarakter daşıyır və bir qayda olaraq, vakuum parçalanması (qövs) ilə başa çatır. Normal sahə emissiyasının sonu ilə vakuum qövsünün başlanğıcı arasındakı intervalda metal və ya yarımkeçiricidən sahə elektronlarının buraxılması mərhələsi adlanır. partlayıcı emissiyalar.

Yarımkeçiricilər vəziyyətində elektrik sahəsi emitentin dərinliyinə nüfuz edə bilər. Bu, birincisi, səthə yaxın bölgədə zolaq strukturunun təbiətinin dəyişməsinə (zolağın əyilməsi) və ikincisi, elektronların enerji alaraq yarımkeçiricinin keçiricilik zolağında elektron qazının qızmasına səbəb olur. orta sərbəst yolda sahə, sonra qəfəs atomlarının (fononların) titrəmələri ilə kvazi-elastik səpilmə təcrübəsi. Belə səpilmə ilə elektron impulsunun istiqaməti kəskin dəyişir (səpələnmə, bir qayda olaraq, sferik simmetrik xarakter daşıyır), elektron enerjisi isə az dəyişir. Aydındır ki, bu halda orta elektron enerjisi artacaq, yəni. elektron qazın temperaturu qəfəs temperaturundan “ayrılacaq”. Nəticədə, soyuq yarımkeçirici katoddan "isti" elektronların emissiyasını müşahidə etmək olar. Bu emissiyanın cərəyanı daha çox olacaq, emitentin elektrona olan yaxınlığı bir o qədər az olacaq χ, çünki yalnız enerjisi E x =p x 2 /2m e, səthə normal olan impuls komponenti ilə əlaqəli olan elektronlar daha çox olacaq. χ, vakuuma qaça biləcək.

Emitentlərin xüsusi sinfi yarımkeçirici katodlardır ki, burada emitent həcmində keçiricilik zolağının dibi vakuum səviyyəsindən yuxarıda yerləşir. Bunlar, məsələn, p-tipli yarımkeçiricinin (aşağıya doğru əyilmə ilə) Cs atomlarının və ya Cs 2 O molekullarının monomolekulyar təbəqələrinin səthinə püskürtülməsi nəticəsində əldə edilən mənfi elektron yaxınlığına malik olan emitentlərdir.Belə emitentlərdən heç bir şey buraxmaq olmaz. yalnız “isti” elektronlar, həm də termolizləşdirilmiş (“soyuq”) elektronlar.

Elektrik sahəsi metallara bir və ya iki atom təbəqəsindən (~10 -10 m) çox olmayan dərinliyə nüfuz edir. Metallarda normal şəraitdə elektronların yüksək konsentrasiyası səbəbindən elektrik sahəsinin enerjisindən istifadə edərək elektron qazının temperaturunu artırmaq mümkün deyil. Bununla belə, dielektrik substratı “ada” strukturlu nazik metal filmlə örtməklə xüsusi emitent yaratmaq mümkündür. Metal "adaların" ölçüləri ~10 nm-dən çox olmamalıdır, yəni. metaldakı elektronların orta sərbəst yolundan az olmalıdır. Dispers metal plyonkalar adlanan belə filmlərdə filmə xüsusi olaraq tətbiq olunan bərk metal kontaktlar arasında gərginlik tətbiq edilərək elektrik sahəsi yaradılır.

Tezlik domenində elektromaqnit sahəsi, işıq diapazonuna (ν~10 15 –10 16 Hz) uyğun olaraq, bir kvant hν enerjisi ola bilər. daha çox iş elektronun metaldan eφ çıxması. İşıq kvantlarının enerjisinin təsiri altında bərk cisimlərin elektron buraxması hadisəsi xarici fotoelektrik effekt və ya adlanır. fotoelektron emissiyası. Öz yarımkeçiricilərdə və dielektriklərdə fotoelektron emissiyası yalnız hν 0 ≥ΔE g +χ olduqda müşahidə olunur, burada ΔE g zolaq boşluğudur. Valentlik zolağından elektronları sındırmaqla yanaşı, donor səviyyələrindən, eləcə də elektronlarla dolu səth vəziyyətlərindən fotoelektron emissiyası mümkündür. Termolizə edilmiş elektronların vakuuma qaça bildiyi zaman mənfi (və ya sıfıra yaxın) elektron yaxınlığı χ olan sistemlərdən fotoelektron emissiyası xüsusi maraq doğurur.

Fotoelektron emissiya fenomeni orta hesabla udulmuş fotona düşən elektronların sayı ilə xarakterizə olunur. Bu miqdar deyilir fotoelektrik effektin kvant məhsulu və Y ilə işarələnir. Mənfi elektron yaxınlığı olan emitentlər üçün kvant məhsuldarlığı mümkün olan maksimum qiymətlərə çatır. İşıq dalğasının sahə gücünün artması ilə (emitterə düşən fotonların sıxlığı) bərk cismin elektronu tərəfindən eyni vaxtda iki və ya daha çox fotonun udulma ehtimalı çox nəzərə çarpan ola bilər ki, bu da multifoton fotoelektrikinə uyğundur. təsiri. Kifayət qədər aşağı tezliklərdə, bir kvantın kiçik enerjisi səbəbindən (məsələn, mikrodalğalı tezliklərdə hν~10 ‑5 –10 ‑6 eV) elektromaqnit dalğasının bərk cismin elektronları ilə qarşılıqlı təsiri sırf klassik olaraq nəzərə alınmalıdır, yəni. mikrodalğalı dalğa sahəsində elektron sürətlənməsinin davamlı prosesi kimi. Yarımkeçiricilərdən və “ada” filmlərindən mikrodalğalı tezliklərdə “isti” elektronların buraxılması prosesi məhz belə təsvir edilmişdir.

Bərk cismi E P >eφ (metallarda) və ya E p ≥ΔE g (dielektriklərdə və yarımkeçiricilərdə) enerjili elektronlarla bombalamaqla ikinci dərəcəli elektronların emissiyasını müşahidə etmək olar, yəni. maddəyə düşən ilkin elektronlardan enerjini onlara ötürməklə bərk cisimdən elektronları sökmək.

İlkin elektronlar şüası ilə bombardman edildikdə bərk cisimlər tərəfindən elektronların buraxılması hadisəsi adlanır. ikincil elektron emissiyası. Hədəfin müəyyən bir zaman intervalında buraxdığı ikincili elektronların sayının eyni intervalda hədəfə düşən ilkin elektronların sayına nisbəti deyilir. ikincili elektron emissiya faktoru və σ ilə işarələnir. σ dəyəri əsas elektronların E P enerjisindən əhəmiyyətli dərəcədə asılıdır. İkinci dərəcəli elektronlar həm hədəfin ön tərəfindən, həm də ilkin elektron şüası ilə bombardman edilən, həm də hədəf ilkin şüa ilə vurularsa, onun arxa tərəfindən buraxıla bilər. Aydındır ki, sonuncu yalnız nazik filmlər üçün mümkündür. Birinci halda, əks olunma səbəbindən ikincili elektron emissiyasından, ikincidə - kəsik nəticəsində ikincili elektron emissiyasından danışırlar. Hər atışda ikinci elektron emissiya əmsalı Σ ilə işarələnir. Σ (E P) asılılığı eyni emitent üçün σ (Ep) asılılığından əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənə bilər. Bu, ilk növbədə, ilkin elektronların hədəfi vurduğu E P dəyərlərinə qədər Σ dəyərinin sıfır (və ya əhəmiyyətsiz) olması ilə əlaqədardır.

Bərk cisim qızdırıldıqda kristal qəfəs atomlarının vibrasiya amplitüdləri artır (kvant dilində bu, fonon sıxlığının artmasına uyğundur). Enerjinin fononlardan elektron qazına ötürülməsi elektronların enerji spektrinin genişlənməsinə səbəb olur. Temperatur yüksəldikcə hər şey daha böyük rəqəm elektronlar bərk-vakuum interfeysində iş funksiyasının öhdəsindən gəlmək üçün kifayət qədər enerji əldə edir. Qızdırılan cismin elektronların vakuuma buraxılması hadisəsi adlanır termion emissiya. Mütləq sıfıra yaxın temperaturda yarımkeçiricilərdə keçiricilik zolağında elektronlar yoxdur. Bədənin istiləşməsi elektronların donor səviyyələrindən və valentlik zolağından keçiricilik zolağına atılmasına səbəb olur. Fononlarla qarşılıqlı əlaqədə olduqda elektronlar termolizləşir və onların spektri Maksvell xarakteri alır. Termion emissiya cərəyanının sıxlığı j T Riçardson-Daşman düsturu ilə müəyyən edilir: j T =(1- )AT 2 exp(–eφ/kT), burada – termion elektronların spektri üzrə orta hesablanmış potensial həddən elektronların əks olunma əmsalının qiyməti; A 120,4 A/(deq 2 m2) bərabər olan termion sabitidir.

2.2. Metallardan sahə emissiyası.

Elektronlar tunel effektinə görə müəyyən ehtimalla potensial maneədən keçir. Metal-vakuum interfeysində potensial addım, böyüklüyü maneənin hündürlüyü və enini təyin edən katod və anod arasında yüksək gərginliyin tətbiqi səbəbindən potensial maneəyə çevrilir. Sahə emissiyası nəzəriyyəsi ilk dəfə R.Fowler və L. Nordheim (1928-1929) tərəfindən hazırlanmışdır.

Bu nəzəriyyəyə görə, sahə emissiyasının cərəyan sıxlığının əsas düsturu:

burada J(ξ)=θ(ξ)-(2ξ/3)(dθ(ξ)/dξ), θ(ξ) potensial maneənin hündürlüyünün azaldılmasını nəzərə almaq üçün təqdim edilən Nordheim funksiyasıdır. Δ(eφ) miqdarı ilə θ(ξ) funksiyasının arqumenti Şottki effekti ilə əlaqədar iş funksiyasının azalmasının verilmiş enerji Ε x olan elektronun iş funksiyasına nisbətini ifadə edən ölçüsüz kəmiyyətdir.

θ(ξ) funksiyası cədvəl şəklində verilmişdir və Şəkildə göstərilən qrafik kimi təqdim edilə bilər. 10.3. θ(ξ) funksiyasının təxmini ifadəsi parabolaya yaxındır: θ(ξ)≈0,955–1,03ξ 2 . ξ həm sıfırdan, həm də birdən nəzərəçarpacaq dərəcədə fərqləndiyi arqumentin dəyərləri üçün etibarlıdır. Beləliklə, 0,35≤ξ≤0,69 intervalında bu ifadədən 1%-dən az xəta ilə θ(ξ) funksiyası təyin edilir.

eφ-ni elektron voltla və elektrik sahəsinin gücünü V/sm ilə ifadə edərək, sahə emissiya cərəyanının sıxlığını A/sm 2-də alırıq:

Praktik hesablamalar üçün sahə emissiya cərəyanının sıxlığı üçün aşağıdakı düsturdan istifadə etmək rahatdır:

E=6·10 7 V/sm və еφ=4,5 eV-də cərəyan sıxlığı j A 10 7 A/sm 2-ə çata bilər.

Eksperimental məlumatlar ilə müqayisə üçün düstur (10.11) adətən ln(j A /) şəklində təqdim olunur. E 2)=f(1/ E). Belə koordinatlarda sahə emissiyasının elektrik sahəsinin gücündən asılılığı eksponentdə olmasına baxmayaraq düz xəttdir. E Nordheim funksiyasından da asılıdır, bu da dəyişikliklərlə çox dəyişir E. Bununla belə, eksponensialda θ(ξ) funksiyasının olması nəzərdən keçirilən asılılığın gedişinə ciddi təsir göstərmir, çünki bu funksiya eksperimental olaraq istifadə olunan sahənin gücü qiymətləri çərçivəsində zəif dəyişir. Asılılığın sapması ln(j A / E 2)=f(1/ E) çox yüksək elektrik sahəsinin güclü bölgəsində xətti olan emissiya sahə elektronlarının fəza yükünün təsiri ilə izah olunur (şək. 10.4). Sıx mənfi boşluq yükü emitentin səthindəki sahə gücünü azaldır və buna görə də cərəyanın tətbiq olunan V potensial fərqindən daha zəif asılılığına səbəb olur. Sahə emissiya cərəyanının Fowler-dən irəli gələn eφ iş funksiyasından asılılığı. Nordheim nəzəriyyəsi də eksperimental məlumatlarla uyğun gəlir. Bu asılılıq əsasən eksponentdəki φ 3/2 faktoru ilə müəyyən edilir.

Fowler-Nordheim nəzəriyyəsinin verilmiş düsturları T = 0 K vəziyyətinə uyğundur. Temperaturun artması ilə metaldakı elektronların spektri genişlənir, bu da elektronların termal olaraq daha böyük ehtimalı səbəbindən sahə emissiya cərəyanının temperaturdan asılılığına səbəb olur. potensial maneədən keçən Fermi səviyyəsindən yuxarı səviyyələrə həyəcanlanır. E.Mörfi və R.Qud emitentin temperaturunu nəzərə alaraq sahə emissiya cərəyanının sıxlığı üçün aşağıdakı ifadəni əldə etmişlər:

j A (T)=j A (0)πy/sinπy. (10.13)

Kiçik T-də sinπy-ni silsiləyə genişləndirərək əldə edirik

j A (T)≈j(0). (10.14)

J(ξ)=J(0.5)=1.044 ilə , burada eφ eV ilə ifadə edilir, E- V/sm-də, və T - K-də. (10.14)-dəki dəyəri əvəz edərək, alırıq.

j A (T)/j A (0)≈1+1,40 10 8 (eφ/ E 2)T 2 (10.15)

Beləliklə, birinci yaxınlaşmaya görə, sahə emissiya cərəyanının temperaturla dəyişməsi kvadrat qanuna uyğundur. Formula (10.15) j A (T) 10%-dən pis olmayan dəqiqliklə j A (T)/j A (0)=1,6 və 1% A (T)/j A (0)=-a qədər müəyyən edir. 1, 18. Bu düsturdan istifadə edərək hesablama, məsələn, maye azotun temperaturunda (77 K) j A (77)/j A (0) nisbətinin 1,01-dən çox olmadığını göstərir. Otaq temperaturunda j A (0) əlavəsi 10%-dən çox deyil (eφ≥3 eV və j A ≥10 3 A/sm 2 üçün).

Ərazidə yüksək temperatur tunel mexanizminin yaratdığı sahə emissiya cərəyanının özünə, Şottki effektinə görə azalan potensial maneəni aşmaq üçün kifayət qədər enerjiyə malik elektronların yaratdığı termion emissiya cərəyanı əlavə olunur. Aydınlıq üçün Şek. 10.5, metalda elektronların enerji spektri dörd bölgəyə bölünür: A, B, C və D. A qrupunun elektronları istənilən temperaturda sahə elektronları kimi buraxıla bilər, o cümlədən T=0 K. B qrupunun elektronları sahə emissiyası T>0 K (onları termoavtoelektron adlandırmaq olar). B qrupu elektronlarının vakuuma buraxılması Şottki effektinə görə termion cərəyanının artmasına uyğundur. Nəhayət, G qrupu elektronları hətta termion emissiya mexanizminə görə vakuuma qaçır E≈0.

Katod sahəsini tərk edən elektronların enerjilərinin təhlili gecikdirici sahəyə malik enerji analizatorlarından və ya elektrik və ya maqnit sahəsində elektron əyilmə ilə həyata keçirilə bilər (bax. Fəsil 2). Bu vəziyyətdə, sahə elektronları ilkin olaraq emitent və yaxınlıqdakı elektrod (məsələn, bir şəbəkə) arasındakı boşluqda müəyyən bir potensial fərqlə sürətləndirilir və sonra analiz sisteminə göndərilir. Ölçmələr göstərir ki, nə vaxt aşağı temperaturlar Sahə elektronlarının enerji paylanması, maksimum yarım eni ΔE ½ elektron voltun bir neçə onda biri olan əyri şəklindədir (adətən ΔE ½ ~ 0,15-0,20 eV), yəni. Əksər elektronlar əslində Fermi səviyyəsinə yaxın səviyyələrdən vakuuma keçir. Bu eksperimental məlumatlar təmiz metal səthlərdən sahə elektron emissiyasının mexanizmi haqqında nəzəri anlayışlarla yaxşı uyğunlaşır.

Burada nəzərdən keçirilən sahə emissiyası nəzəriyyəsi bir ölçülü Şrödinger tənliyinin həlli ilə əldə edilən maneə şəffaflığı üçün düsturların istifadəsinə əsaslanır. Bu təxmini o zaman etibarlıdır: 1) emitent səthi ideal bircins müstəvidir; 2) sərbəst elektron modeli tətbiq olunur, bunun üçün impuls fəzasındakı Fermi səthi kürədir. Həqiqi emitentlər bir və ya bir neçə atomlararası məsafədə addım hündürlüyü olan pilləli quruluşa malikdir və əksər metallar üçün izoenergetik Fermi səthləri kürədən əhəmiyyətli dərəcədə fərqli olan mürəkkəb bir quruluşa malikdir. Bundan əlavə, atomları "adalara" yığılmağa meylli olan adsorbsiya edilmiş submonqat təbəqəsi olan bir emitent eφ iş funksiyasında qeyri-bərabərliyə malikdir, bu da səthdə sözdə ləkə sahəsinin görünüşünə səbəb olur. İlk iki amili nəzərə almaq metallardan sahə emissiyası nəzəriyyəsində bəzi təkmilləşdirmələrə gətirib çıxarır. Xüsusilə, bu təkmilləşdirmələr sahə elektronlarının spektrinə və sahə emissiya cərəyanının temperaturdan asılılığına aiddir, lakin onlar müzakirə tələb edəcək qədər əhəmiyyətli deyil.

Sahənin emissiyasının ölçülməsi ya silindrik simmetriyaya malik cihazlarda aparılır, burada emitent çox nazik metal məftildir və anod onu əhatə edən silindrdir və ya emitentin əyrilik radiusu olan bir uc şəklinə malik olduğu cihazlarda. 0,01-1 μm sırası. Sonuncu halda, katod səthində sahənin gücü anod həndəsəsindən çox az asılıdır. Dəyəri hesablayarkən E ucu adətən paraboloid, hiperboloid, sferik ucu olan konus və s. kimi təxmin edilir.

Başqa bir metalın monotomik təbəqəsi metal emitentin səthinə çökdükdə, potensial maneənin təbiəti dəyişmir, lakin metal səthi qeyri-metal materialdan bir filmlə örtülmüşsə, səth baryerinin forması ola bilər. əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir. Sonuncu halda, sahə elektronları öz diskret səviyyələri dəsti ilə potensial quyu olan adsorbsiya edilmiş atom vasitəsilə tunel keçməlidir. Bu, sahə emissiyasının enerji spektrinin dəyişməsinə, xüsusən də enerjiləri sərbəst enerjilərlə üst-üstə düşən metal substratın elektronlarının buraxılması ehtimalının artmasına uyğun olaraq rezonans zirvələrinin görünüşünə səbəb olmalıdır. atom potensialı quyusunda səviyyələr. Məsələn, Cs-nin W-də adsorbsiyasından sonra yarım eni 0,05 eV olan sahə elektron spektri alındı.

Həqiqi uc emitentləri sadalanan ideallaşdırılmış modellərdən forma baxımından fərqləndiyindən, bu, qaçılmaz olaraq 10-30% -ə çata bilən hesablanmış sahə gücündə səhvə səbəb olur. Bundan əlavə, nəzərə almaq lazımdır ki, emitentin faktiki səthində sahə gücü artırılmış mikroprotrusionlar ola bilər. Tək kristal emitentlərdən istifadə edərkən, yerli sahə gücü dəyərləri tək kristalın kəsilməsindən asılıdır.

Ucu emitter E və ona bitişik A halqa anodunu daxili keçirici səthində L fosfor təbəqəsi tətbiq olunan şüşə silindr B-nin mərkəzinə yerləşdirməklə, lüminessent ekranda lüminessent ekranda şüaların paylanma sxemlərini müşahidə etmək olar. tək kristal eφ üzlərinin müxtəlif iş funksiyaları, eləcə də müxtəlif üzlərin səthində yerli elektrik sahəsinin güclərinin fərqinə görə ucun səthi üzərində sahə emissiya cərəyanı (şək. 10.6). İdeyası E.Müllerə aid olan belə bir elektron proyektorun böyüdülməsi R/r nisbəti ilə müəyyən edilir, burada R emitent və ekran arasındakı məsafə, r isə ucun radiusudur. Məsələn, r=0,1 μm və R=10 sm ilə artım 10 6-a çatır. Bu baxımdan elektron proyektorlar emitent səthində müxtəlif maddələrin plyonkalarının adsorbsiyası zamanı baş verən hadisələri yaymaq üçün istifadə olunur. Belə bir cihazın ayırdetmə qabiliyyəti, ayrı-ayrı atomları müşahidə etmək üçün hələ də kifayət etməsə də, ekranda eninə ölçüləri ~100 nm olan uzaq atom komplekslərini görməyə, həmçinin bir kristal ucun ayrı-ayrı üzlərindən sahə emissiya cərəyanlarını ölçməyə imkan verir. Müəyyən bir nöqtədə ekranın parlaqlığı verilmiş V üçün daha böyükdür, ekranda verilmiş yerə proyeksiya edilən ucun elementar hissəsinin emissiya qabiliyyəti bir o qədər yüksəkdir.

1951-ci ildə E.Müller bir neçə angstrom sırasının rezolyusiyasına malik olan və buna görə də emitent səthində ayrı-ayrı atom və molekulları müşahidə etməyə imkan verən ion proyektoru təklif etdi. İon proyektorunun işləməsi atomların səthinin ionlaşması fenomeninə əsaslanır və onun elektron proyektorla müqayisədə daha yüksək ayırdetmə qabiliyyəti ionlar üçün de Broyl dalğa uzunluğunun eyni sürətlə hərəkət edən elektronlara nisbətən çox qısa olması ilə müəyyən edilir.

Metal sahə katodları bir sıra elektrik vakuum cihazlarında (elektron silahlardakı katodlar, mikrodalğalı cihazlarda "başlanğıc" katodlar və s.) istifadə olunur.

Belə katodların üstünlükləri aşağıdakılardır: 1) közərmənin olmaması və buna görə də ətalətsiz; 2) çox yüksək cərəyan sıxlığı; 3) elektronların demək olar ki, nöqtə mənbələrinin yaradılmasına imkan verən katodun kiçik ölçüləri; 4) kiçik enerji yayılması; 5) cərəyan gərginliyi xarakteristikasının yüksək mailliyi.

Əsas çatışmazlıq, kifayət qədər yaxşı olmayan vakuum şəraitində qalıq qazların adsorbsiyası və emitent maddənin katod püskürməsi nəticəsində yaranan sahə emissiya cərəyanının qeyri-sabitliyidir. Bu amillər bir tərəfdən katodun iş funksiyasının dəyişməsinə, digər tərəfdən isə onun mikrorelyefinin dəyişməsinə səbəb olur. Bundan əlavə, güclü sahələrdə və müəyyən bir katod materialı üçün kifayət qədər yüksək bir temperaturda, maddənin atomlarının katod səthi boyunca nəzərəçarpacaq dərəcədə miqrasiyası müşahidə olunur ki, bu da onun mikrogeometriyasının yenidən qurulmasına gətirib çıxarır ki, bu da emitentdə sahə gücünü dəyişir. səthi. Ultra yüksək vakuuma keçid, ion bombardmanına daha davamlı olan materialların istifadəsi, xüsusi elektron-optik cihazlardan istifadə etməklə katoda ion axınının azaldılması - bütün bunlar sahə emissiya katodunun kifayət qədər sabit işləməsinə nail olmağa imkan verir.

Bir metaldan sahə emissiyasının maksimum cərəyan sıxlığı j Am formulunun forması var

burada j Am maksimum sahə emissiya cərəyanının sıxlığıdır, A/sm 2;

E F =р F 2 /2m e – Fermi səviyyəsində elektron enerjisi, eV.

E F enerjisi bir neçə elektron volta bərabər olduğundan, maksimum sahə emissiya cərəyanının sıxlığı 10 10 A/sm 2-dən çox ola bilər. Belə yüksək cərəyan sıxlığı, prinsipcə, metalın keçiricilik zolağında elektron konsentrasiyasının 10 22 –10 23 sm -3 olması səbəbindən mümkündür. Sahə emissiyasının maksimum cərəyan sıxlığını məhdudlaşdıran əsas səbəb emitentin öz cərəyanı ilə termal məhv edilməsidir. Praktikada j Am dəyəri anod gərginliyi impulsunun müddətindən asılıdır və 10 7 –10 9 A/sm 2 diapazonunda yerləşir.

2.3. Yarımkeçiricilərdən sahə emissiyası.

Metaldan fərqli olaraq, yarımkeçirici keçiricilik zonasında əhəmiyyətli dərəcədə məhdud elektron konsentrasiyası olan sahə-sahə katodudur. Bu, yarımkeçiricilərdən sahə emissiyasının xüsusiyyətlərini müəyyən edir: 1) maksimum cərəyan sıxlıqları metallara nisbətən əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır; 2) qeyri-xətti cərəyan-gərginlik xarakteristikaları lgi A =f(1/V); 3) metallarla müqayisədə emissiya edilmiş elektronların daha geniş spektri; 4) sahə emissiyasının impulslu həyəcanlanması (relaksasiya effektləri) zamanı cərəyan impulsunun formasının anod gərginlik impulsunun amplitudasından və müddətindən asılılığı; 5) sahə emissiya cərəyanının istilik və fotohəssaslığı.

Xarici elektrik sahəsi yarımkeçirici Debye skrininq radiusu ilə müəyyən edilmiş məsafəyə qədər keçir, bunun ifadəsi r D = (ε r ε 0 kT/2e 2 n) ½ formasına malikdir, burada n elektron konsentrasiyasıdır və zolağa gətirib çıxarır. əyilmə. Bu radiusda bandın əyilməsi səbəbindən keçiricilik zonasında və donor səviyyələrində elektron konsentrasiyası artır. Bu, öz növbəsində, mənfi kosmik yükün səthə yaxın təbəqəsinin görünüşünə səbəb olur. Güclü sahə vəziyyətində yarımkeçiricinin səthinə yaxın keçiricilik zolağında olan elektron qazı degenerasiyaya uğraya bilər, əgər zolağın əyilməsi nəticəsində keçirici zolağın dibi Fermi səviyyəsindən aşağı sona çatarsa ​​(şək. 10.7). .

Elektronların kosmik yük qatından potensial maneə vasitəsilə vakuuma keçməsi prosesi metallardan sahə emissiyası prosesindən heç də fərqlənmir. Bununla birlikdə, metallardan fərqli olaraq, valentlik zolağından olan elektronlar da emissiyada iştirak edə bilər. Digər bir fərq, artan gərginliklə emissiya cərəyanının "doyma" ehtimalıdır. Bu, nümunənin həcmindən səthə elektron axınının sürəti yalnız boşluq yükünün səth təbəqəsindən vakuuma buraxılan elektronları kompensasiya etmək üçün kifayət olduqda baş verir.

Bu halda, cari gərginlik xarakteristikasında "yayla" görünəcək (Şəkil 10.8), yəni. anod gərginliyinin daha da artması yeni elektron mənbəyi "yanana" qədər sahə emissiya cərəyanının artmasına səbəb olmayacaqdır. Belə ki əlavə mənbə Kütlədən səthə yaxın bölgəyə gələn elektronlar valentlik zolağında elektronların təsirli ionlaşması və donor səviyyələrində elektronların avtoionlaşması ola bilər. Bu yüksək sahə effektləri süjetdən məsuldur sürətli artım katodun termal məhvindən əvvəlki sahə emissiya cərəyanı.

Eksperimental yolla əldə edilmiş V.A.C. p-tipli yarımkeçiricilər və yüksək müqavimətli n-tipli nümunələr üçün həqiqətən qeyri-xəttidir. Onların lgi A =f(l/V) koordinatlarında üç xarakterik bölmə var: 1 – xətti, Fauler-Nordheim düsturu ilə yaxşı təsvir edilmişdir; 2 – doyma bölməsi; 3 - emitentin həcmində elektronların çoxalması ilə əlaqəli cərəyanın kəskin artması bölgəsi.

Fowler-Nordheim sahə emissiya nəzəriyyəsi mahiyyətcə "sıfır cərəyan təxmini" dir. Bu o deməkdir ki, emissiya cərəyanı potensial maneəyə düşən elektronların ümumi axınının yalnız kiçik bir hissəsini təşkil edir. Metallar üçün bu yaxınlaşma çox güclü sahələr bölgəsinə qədər etibarlıdır. Yarımkeçiricilərdə elektronların səthə sürüşməsi ilə səthdən diffuziya axını arasındakı fərq sahə elektronlarının vakuuma axını ilə müqayisə edilə bilər.

Kütlədən səthə elektron axınının məhdud sürəti cərəyan gərginliyi əyrisində doyma bölgəsinin görünməsinin əsas səbəbidir. göstərilən iki növ yarımkeçiricilərdən sahə emissiya cərəyanı. Bu zaman eyni vaxtda bir-biri ilə əlaqəli bir neçə proses müşahidə olunur: 1) səthə yaxın təbəqədə elektron konsentrasiyası azalır; 2) xarici sahə emitentə daha dərindən nüfuz edir; 3) yarımkeçiricinin həcm müqavimətində gərginliyin düşməsi artır; 4) emitent səthində sahənin şiddətinin həndəsəsi və böyüklüyü. Nümunə üzərində gərginliyin azalmasının artması, öz növbəsində, orta elektron enerjisinin artmasına gətirib çıxarır, yəni. elektron qazı qızdırmaq üçün. Kristalın elektron yaxınlığı aşağıdırsa (χ≤0,5 eV), onda "isti" elektronların görünüşü ilə potensial maneənin şəffaflığı məhdudlaşdırıcı dəyərə çata bilər və intensiv proses başlayana qədər sahə emissiya cərəyanı artmayacaq. elektron çoxalması təsir ionlaşması səbəbindən başlayır. Yüksək elektron yaxınlığı (χ≥3 – 4 eV) və kiçik zolaq boşluğu (ΔE g ≤1 eV) olan nümunələr üçün elektron qazının daxili sahə ilə qızdırılması nəzərəçarpacaq dərəcədə “maneədən yuxarı” emissiyaya səbəb ola bilməz, çünki elektron enerjisi valentlik zolağının “isti” elektronları ilə təsirli ionlaşma prosesi zamanı paylanma funksiyası, E>ΔE g enerji bölgəsində bulaşmır.

Yüksək müqavimətli yarımkeçiricinin həcmində elektron konsentrasiyasının artması, məsələn, onun işıqla şüalanması səbəbindən sahə emissiya cərəyanının artmasına səbəb olur. Bu zaman V.A.C.-də “yayla” bölgəsində cərəyana əlavə. işıqlandırma ilə mütənasib I 0 . Sahənin emissiya cərəyanının spektral asılılığı i A (υ) fotokeçiriciliyin spektral asılılığı ilə praktiki olaraq üst-üstə düşür. İşıqla şüalanan yarımkeçiricidən sahə emissiyası birləşmiş emissiya növünə uyğundur - fotofilm emissiyası.

Katod temperaturunun artması adətən keçiricilik zonasında elektron konsentrasiyasının artması səbəbindən emissiyanın artmasına səbəb olur. Yalnız aşağı müqavimətli nümunələr üçün (məsələn, n-tipli silisium) elektron qazın güclü degenerasiyası olduqda, sahə emissiya cərəyanının temperaturdan asılılığı ya tamamilə yoxdur, ya da cihazın effektiv iş funksiyasında dəyişiklik nəticəsində yaranır. yarımkeçirici. Belə hallarda nümunələrin işıqlandırılması nə sahə emissiya cərəyanının böyüklüyünü, nə də gərginlik-gərginlik xüsusiyyətlərinin xarakterini dəyişmir. Degenerasiya Fermi səviyyəsinin keçiricilik zolağına düşdüyü zaman baş verir. Keçirici zolağın dibi ilə Fermi səviyyəsi arasındakı enerji boşluğu Δ S (şəkil 10.7) yarımkeçirici emitentin səthə yaxın təbəqəsində elektron qazın degenerasiya dərəcəsini xarakterizə edir.

Degenerasiya olmadıqda (zəif sahə nüfuzu halında), yarımkeçiricidən sahə emissiyasının cari sıxlığının ifadəsi formaya malikdir.

burada n ∞ həcmdə elektron konsentrasiyasıdır; Δ cs - keçirici zolağın dibinin kütlədə və səthdə mövqeyi arasındakı enerji boşluğu; ε r yarımkeçiricinin nisbi dielektrik davamlılığıdır.

Bu düstur sərbəst elektronun kütləsini ehtiva edir m e , baxmayaraq ki, daha ciddi yanaşma ilə lentlərin mürəkkəb strukturunu nəzərə almaq və effektiv kütlə ilə işləmək lazımdır. Bununla belə, bu qeyri-müəyyənliyə görə düzəlişlər adətən kiçik olur.

Yarımkeçiricilər tərəfindən buraxılan sahə elektronlarının enerji paylanmasının tədqiqi göstərir ki, sahə elektronlarının emissiyasının mənbəyi təkcə keçiricilik zolağı deyil, həm də valentlik zolağı ola bilər. Hər iki zolaqdan emissiya şərtləri təxminən eyni olarsa, sahə elektronlarının spektri iki zirvədən ibarət olmalıdır, aralarındakı məsafə ΔE g band boşluğuna bərabərdir. N-tipli silisium üçün təcrübələrdə, həqiqətən, maksimum ΔE g = 1.1 eV arasındakı məsafə ilə "iki kürəcikli" spektrlər əldə edilmişdir (Şəkil 10.10).

P-tipli silisium vəziyyətində, sahə emissiyası yalnız valentlik zolağından gəldiyi zaman, sahə elektronlarının enerji paylama əyrisi yalnız bir maksimuma malikdir, eni, nəzəriyyədən göründüyü kimi, anod gərginliyinin artması ilə artır. Elektronlar keçiricilik zolağından buraxıldıqda, sahənin gücü artdıqca spektr genişlənir E“isti” elektronların emissiyası ilə bağlıdır. Spektrin yarım eni temperaturun artması ilə də artır, çünki temperaturun artması elektronların keçiricilik zolağının altından yuxarıda (degenerasiya yoxdur) və ya Fermi səviyyəsindən (degenerasiyanın mövcudluğu) yuxarıda yerləşən enerji vəziyyətlərini tutma ehtimalının artmasına səbəb olur. . Sahə elektronlarının enerji spektrlərinin genişlənməsi yalnız cərəyan-gərginlik xüsusiyyətlərinin sapması ilə müşahidə olunur. xətti vuruşdan və spektrin yarım eninin artması ilə emitentdə gərginliyin düşməsinin artması arasında aydın əlaqə var. Spektrin eni ΔΕ zolaq boşluğundan çox olduqda, təsir ionlaşması ilə əlaqəli sahə emissiya cərəyanında kəskin artım müşahidə olunur (Şəkil 10.8-də cərəyan-gərginlik əyrisində 3-cü bölgə).

Elektron tunel prosesinin özü praktiki olaraq ətalətsizdir, lakin yarımkeçiricidə sahə emissiya cərəyanının axını zamanı diffuziya-drift tarazlığının qurulması sonlu relaksasiya vaxtı ilə xarakterizə olunur. Buna görə də, yarımkeçirici sahə katodlarında anod gərginliyi cərəyan-gərginlik xarakteristikalarının 2 və 3-cü bölgələrində impuls edildikdə keçici proseslər baş verir, Şek. 10.8. 1-ci regionda sahə emissiya cərəyanı zamandan asılı deyil. 2-ci bölgədə cərəyan azalır və 3-cü bölgədə impuls zamanı sabit anod gərginliyində artır. Sahə emissiya cərəyanının bu davranışı səthi boşluq yükündə elektron tutma mərkəzlərinin doldurulması və boşaldılması prosesləri, eləcə də səth vəziyyətləri ilə izah olunur. Bu mərkəzlərin tədricən tükənməsi cərəyanın azalmasına səbəb olur və sahənin işə salındığı anda mərkəzlərdən elektronların buraxılması sahə emissiya cərəyanını artırır. Sahənin söndürülməsi və yenidən işə salınması və ya emitentin işıqlandırılması zamanı qalıq təsirlər elektron tələlərin doldurulması üçün sonlu vaxt tələb olunduğuna görə kosmik yük bölgəsinin yenidən qurulmasının ətaləti ilə əlaqələndirilir. Cari istirahət vaxtı nümunədəki tələlərin konsentrasiyası, onun temperaturu və emitentdəki gərginlikdən asılıdır. Yüksək müqavimətli Ge və Si nümunələri üçün, tələ konsentrasiyasından asılı olaraq, relaksasiya müddəti τ≤10‑5 s ilə τ≈10‑3 s arasında dəyişir.

Yarımkeçirici sahə emissiya katodlarının praktik əhəmiyyəti ondan ibarətdir ki, elektron “tükənmə” rejimində (cari gərginlik əyrisində 2-ci bölgə) çox yaxşı olmayan vakuum şəraitində (p ~ 10 -4 Pa) stasionar sahə emissiyasını əldə etmək mümkündür. uzun vaxt intervalları (yüzlərlə saata qədər). Məsələn, n-tipli silikon üçün 10 4 A/sm 2-ə qədər stasionar sahə emissiya cərəyanı sıxlığı əldə edilmişdir.

Elektron emissiya

bərk və ya mayenin səthindən elektronların emissiyası. E. e. Xarici təsirlərin təsiri altında bədənin elektronlarının bir hissəsi bədənin sərhədindəki potensial maneəni (Bax Potensial maneə) aşmaq üçün kifayət qədər enerji əldə etdiyi və ya elektrik sahəsinin təsiri altında səth potensialı maneəsi bədənin daxilində ən yüksək enerjiyə malik olan elektronların bir hissəsi üçün şəffaf olur. E. e. cisimlər qızdırıldıqda baş verə bilər (Termion emissiyası) , elektronlar (İkinci elektron emissiya), ionlar (Ion-elektron emissiyası) və ya fotonlar (Fotoelektron emissiyası) tərəfindən bombardman edildikdə . Müəyyən şəraitdə (məsələn, yüksək elektron hərəkətliliyi olan yarımkeçiricidən cərəyan keçdikdə və ya ona güclü elektrik sahəsi nəbzi tətbiq edildikdə) keçirici elektronlar kristal qəfəsdən daha çox “qızdıra” bilər və bəziləri bədəni tərk edin (isti elektron emissiyası) .

Müşahidə etmək E. e. cismin (emitterin) səthində emitentin səthindən elektronları “soran” xaricdən elektron sürətləndirən elektrik sahəsi yaratmaq lazımdır. Bu sahə kifayət qədər böyükdürsə (≥ 10 2 h/sm), sonra bədənin sərhədindəki potensial maneənin hündürlüyünü və müvafiq olaraq iş funksiyasını azaldır (Schottky effekti) , bunun nəticəsində E. e. artır. Güclü elektrik sahələrində (Elektron emissiyası 10 7 h/sm) yerüstü potensial maneə çox incələşir və onun vasitəsilə elektronların tunel “sızması” baş verir (Tunel emissiyası) , bəzən sahə emissiyası da adlanır. 2 və ya daha çox amilin eyni vaxtda təsiri nəticəsində termoavtoelektron və ya fotoavtoelektron emissiya baş verə bilər. Çox güclü impulslu elektrik sahələrində (Elektron emissiyası 5․10 7 h/sm) tunel emissiyası emitent səthində mikrotiplərin sürətlə məhvinə (partlayışına) və səthə yaxın sıx plazmanın əmələ gəlməsinə səbəb olur (Bax Plazma). Bu plazmanın emitentin səthi ilə qarşılıqlı təsiri elektrik cərəyanının kəskin artmasına səbəb olur. bir neçə onlarla cari nəbz müddəti ilə 10 6 A-a qədər ns(partlayıcı emissiya). Hər cari impulsla mikrokəmiyyətlər ötürülür (Elektron emissiyası 10-11 G) maddələrin anoda yayılması.

Lit.: Dobretsov L.N., Qomoyunova M.V., Emissiya Elektronikası, M., 1966; Bugaev S. P., Vorontsov-Velyaminov P. N., İskoldski A. M., Mesyats S. A., Proskurovski D. I., Fursey G. N., Partlayıcı elektron emissiya fenomeni, kolleksiyada: SSRİ-də kəşflər 1976, M., 1977

T. M. Lifşits.

Böyük Sovet Ensiklopediyası. - M.: Sovet Ensiklopediyası. 1969-1978 .

Digər lüğətlərdə "Elektron emissiya" nın nə olduğuna baxın:

Elektron emissiyası bərk və ya mayenin səthindən elektronların buraxılması hadisəsidir. Emissiya növləri Termion emissiyası Qızdırma nəticəsində yaranan elektron emissiyası termion emissiya (TE) adlanır. TE fenomeni... ... Vikipediya

Kondensasiya olunmuş mühitin səthindən elektronların emissiyası. E. e. bədənin elektronlarının bir hissəsinin xarici təsirlər nəticəsində əldə etdiyi hallarda baş verir. potensialı aradan qaldırmaq üçün kifayət qədər təsir enerjisi. onun sərhədində maneə, yaxud xaricdən ...... Fiziki ensiklopediya

Kondensasiya olunmuş mühitin səthindən elektronların emissiyası. E. e. bədənin elenov hissəsinin xarici nəticəsində əldə etdiyi hallarda baş verir onun sərhədindəki potensial maneəni aşmaq üçün kifayət qədər enerjiyə təsir edir və ya əgər xarici... ... Fiziki ensiklopediya

ELEKTRON emissiya, elektrik sahəsinin təsiri altında bərk və ya maye tərəfindən elektronların buraxılması (sahə emissiyası), istilik (termion emissiyası), elektromaqnit şüalanması (fotoelektron emissiya), elektron axını... ... Müasir ensiklopediya

Böyük ensiklopedik lüğət

Elektron emissiya- ELEKTRON Emissiyası, elektrik sahəsinin təsiri altında bərk və ya maye tərəfindən elektronların buraxılması (sahə emissiyası), qızdırma (termion emissiyası), elektromaqnit şüalanması (fotoelektron emissiyası), elektron axını... ... İllüstrasiyalı Ensiklopedik Lüğət

elektron emissiya- Materialın səthindən ətrafdakı kosmosa elektronların buraxılması. [GOST 13820 77] Mövzular: elektrovakuum cihazları... Texniki Tərcüməçi Bələdçisi

elektron emissiya- bərk və ya mayenin səthindən elektronların emissiyası. Elektron emissiyası, xarici təsirlərin təsiri altında bədənin elektronlarının bir hissəsi aradan qaldırmaq üçün kifayət qədər enerji əldə etdiyi hallarda baş verir ... ... Metallurgiya ensiklopedik lüğəti

Elektrik sahəsinin təsiri altında bərk və ya maye tərəfindən elektronların buraxılması (sahə emissiyası), istilik (termion emissiyası), elektromaqnit şüalanması (fotoelektron emissiya), elektron axını (ikinci elektron... ... ensiklopedik lüğət

Həcmdə elektronların emissiyası. Həyəcanlanma üsulundan asılı olaraq bir iz fərqlənir. əsas elektron emissiya növləri: termion emissiya, fotoelektron emissiyası (bax: Xarici fotoelektrik effekt), ikincil elektron emissiyası, sahə emissiyası... Böyük Ensiklopedik Politexnik Lüğət

Kitablar

• Partlayıcı elektron emissiyası, G. A. Mesyats, ... Kateqoriya: Elektrik və maqnetizm
• İkinci dərəcəli elektron emissiyası, İ.M.Bronşteyn, B.S.Fraiman, Kitab müasir fiziki elektronikanın məsələlərindən birinə - ikincili elektron emissiyasına həsr edilmişdir. Ölçmə üsulları nəzərdən keçirilir: ikincili emissiya əmsalı (SE), qeyri-elastik və elastik... Kateqoriya: Bərk cisim fizikası. Kristalloqrafiya Seriya: Mühəndis Fizika və Riyaziyyat Kitabxanası Nəşriyyatçı:

Vakuum, həddindən artıq seyrəkləşmə vəziyyətində olan qaz və ya hava kimi başa düşülür (təzyiq ). Vakuum keçirici olmayan bir mühitdir, çünki tərkibində cüzi miqdarda elektrik cəhətdən neytral maddə hissəcikləri var.

Vakuumda elektrik cərəyanı əldə etmək üçün yüklü hissəciklərin mənbəyi - elektronlar tələb olunur və elektronların vakuumda hərəkəti praktiki olaraq qaz hissəcikləri ilə toqquşmadan baş verir.

Elektronların mənbəyi adətən metal elektroddur - katod. Bu, elektronların katod səthini tərk etməsi fenomenindən istifadə edir mühit, elektron emissiya adlanır.

Metaldakı sərbəst elektronlar, xarici elektrik sahəsi olmadıqda, kristal qəfəsin ionları arasında təsadüfi olaraq hərəkət edirlər.

düyü. 13-6. Metal səthdə elektrik ikiqat qat.

Otaq temperaturunda elektronların kinetik enerjisinin qeyri-kafi dəyərinə görə metaldan ayrılması müşahidə edilmir. Ən böyük kinetik enerjiyə malik elektronların bir hissəsi hərəkəti zamanı metalın səthindən kənara çıxaraq elektron təbəqə əmələ gətirir ki, bu da metalda onun altında yerləşən kristal qəfəsin müsbət ionlarının təbəqəsi ilə birlikdə ikiqat təbəqə əmələ gətirir. elektrik təbəqəsi (şək. 13-6). Bu ikiqat təbəqənin elektrik sahəsi dirijordan çıxmağa çalışan elektronlara qarşı təsir göstərir, yəni onlar üçün maneə törədir.

Bir elektronun metalın səthindən kənara çıxması üçün elektrona ikiqat qat sahəsinin əyləc təsirini aradan qaldırmaq üçün görməli olduğu işə bərabər enerji verilməlidir. Bu işə iş funksiyası deyilir.Çıxış enerjisinin elektronun yükünə nisbəti çıxış potensialı adlanır, yəni.

Çıxışın işi (potensial) metalın kimyəvi təbiətindən asılıdır.

Bəzi metallar üçün gəlir potensialı dəyərləri cədvəldə verilmişdir. 13-1.

Cədvəl 13-1

Metaldan çıxmaq üçün lazım olan əlavə enerjinin elektronlara necə ötürülməsindən asılı olaraq emissiya növləri fərqlənir: termion, elektrostatik, fotoelektron, ikincili və ağır hissəciklərin təsiri altında.

Termion emissiyası, yalnız katodun qızdırılması nəticəsində yaranan elektronların katoddan çıxması hadisəsidir. Metal qızdırıldıqda elektronların hərəkət sürəti və onların kinetik enerjisi artır və metaldan çıxan elektronların sayı artır. Vahid vaxtda katoddan çıxan bütün elektronlar, xarici bir sahə ilə katoddan çıxarılsa, emissiya elektrik cərəyanı əmələ gətirir. Katodun temperaturu artdıqca emissiya cərəyanı əvvəlcə yavaş-yavaş, sonra isə daha sürətli və daha sürətli artır. Şəkildə. 13-7 emissiya cərəyanının sıxlığının əyrilərini göstərir, yəni müxtəlif katodlar üçün T temperaturundan asılı olaraq A/sm2 ilə ifadə olunan emissiya cərəyanı vahid katod səthinə.

düyü. 13-7. Müxtəlif katodlar üçün temperaturdan asılı olaraq emissiya cərəyanının sıxlığının əyriləri: a - oksid; b - torium ilə örtülmüş volfram; c - örtüksüz volfram.

Emissiya cərəyanının sıxlığının temperaturdan və iş funksiyasından asılılığı Riçardson-Daşman tənliyi ilə ifadə edilir:

burada A emissiya sabitidir; metallar üçün bərabərdir; T - katodun mütləq temperaturu, K; - natural loqarifmlərin əsasını; - iş funksiyası, eV; - Boltzman sabiti.

Beləliklə, emissiya cərəyanının sıxlığı mütənasib olaraq artır və böyük bir emissiya cərəyanı əldə etmək üçün aşağı iş funksiyası və yüksək iş temperaturu olan bir materialın katodu tələb olunur.

Katoddan buraxılan elektronlar (emissiya olunan elektronlar) xarici sürətləndirici sahə ilə ondan çıxarılmırsa, o zaman onlar katod ətrafında toplanır və mənfi həcm yükü (elektron buludu) əmələ gətirir, bu da katodun yaxınlığında gecikdirici elektrik sahəsi yaradır və sonrakı hərəkətlərin qarşısını alır. elektronların katoddan qaçması.

Elektrostatik elektron emissiyası, yalnız katod səthində güclü elektrik sahəsinin olması nəticəsində yaranan elektronların katod səthini tərk etməsi hadisəsidir.

Yerləşmiş elektrona təsir edən qüvvə elektrik sahəsi, elektronun yükü və sahənin gücü F - ee ilə mütənasibdir. Kifayət qədər yüksək sürətləndirici sahə gücündə katod səthində yerləşən elektrona təsir edən qüvvələr potensial maneəni aşmaq və elektronları soyuq katoddan çıxarmaq üçün kifayət qədər böyük olur.

Elektrostatik emissiyalar civə klapanlarında və bəzi digər cihazlarda istifadə olunur.

Fotoelektron emissiyası, yalnız katod tərəfindən udulmuş radiasiyanın təsiri ilə yaranan və onun istiləşməsi ilə əlaqəli olmayan elektronların buraxılması hadisəsidir. Bu zaman katod elektronları işıq hissəciklərindən - fotonlardan əlavə enerji alır.

Parlaq enerji müəyyən hissələrdə - kvantlarda yayılır və udulur. Plankın v sabit şüalanma tezliyinin məhsulu ilə müəyyən edilən kvant enerjisi, yəni müəyyən bir katodun materialı üçün iş funksiyasından böyükdürsə, elektron katoddan çıxa bilər, yəni fotoelektron emissiyası baş verəcəkdir.

Fotoelektron emissiya fotovoltaik hüceyrələrdə istifadə olunur.

İkincili elektron emissiyası, yalnız ilkin elektronların cismin səthinə (keçirici, yarımkeçirici) təsirləri nəticəsində yaranan ikincil elektronların buraxılması hadisəsidir. İlkin elektronlar adlanan uçan elektronlar yolda bir keçirici ilə qarşılaşır, onu vurur, onun səth qatına nüfuz edir və enerjisinin bir hissəsini keçiricinin elektronlarına verir. Zərbə zamanı elektronların aldığı əlavə enerji iş funksiyasından çox olarsa, bu elektronlar keçiricidən ayrıla bilər.

İkincil elektron emissiyası, məsələn, cərəyanı gücləndirmək üçün fotoçoğaltıcı borularda istifadə olunur.

İkincili emissiya anodun katoddan uçan elektronlara məruz qaldığı vakuum borularında müşahidə edilə bilər. Bu vəziyyətdə, ikincil elektronlar lampanın işini pisləşdirərək "işləyən" birinə axın sayğacını yarada bilər.

Ağır hissəciklərin təsiri altında elektron emissiyası, yalnız ionların və ya həyəcanlanmış atomların (molekulların) cismin səthinə - elektrod təsirindən yaranan elektronların buraxılması hadisəsidir. Bu növ emissiya yuxarıda müzakirə edilən ikincili elektron emissiyasına bənzəyir.