26.07.14 11:28

Emetimi i elektronit është largimi i një elektroni nga një metal (ose çdo trup tjetër) dhe kalimi i tij në një fazë tjetër (gaz ose vakum) nën ndikimin e energjisë shtesë që i jepet elektronit nga jashtë. Megjithëse në atomet e shtresës sipërfaqësore të çdo trupi elektronet janë në nivele të ndryshme energjetike dhe, për rrjedhojë, kanë energji të ndryshme, pa furnizim me energji nga jashtë, vetëm një pjesë shumë e vogël e tyre (ato elektrone që kanë energji të shtuar) mund të kaloni nëpër barrierën e mundshme dhe hyni në një fazë tjetër; elektronet e mbetura mbeten gjithmonë brenda atomeve dhe molekulave të tyre.

Vërehen disa lloje të emetimit të elektroneve (foto, termike, etj.), duke përfshirë emetimin e elektroneve në terren (të ftohtë) - nxjerrja e elektroneve nën ndikimin e fushave të forta elektrike. Për të kryer emetimin e këtij lloji të fundit, kërkohet një gradient shumë i lartë i fushës. N.A. Krotova, V.V. Karasev, Yu.M. Kirillova dhe të tjerë kryen eksperimente që vërtetuan elektrifikimin e sipërfaqeve grisëse dhe emetimin e elektroneve gjatë shkëputjes së shpejtë të filmit nga nënshtresa.

Vlerat e potencialeve të shkarkimit, boshllëqet midis filmit dhe nënshtresës dhe dendësia e elektrifikimit të sipërfaqeve u morën nga autorët bazuar në llogaritjet duke përdorur një grafik ndihmës (kurba Paschen), dhe energjia e shtresës elektrike të dyfishtë ishte marrë prej tyre të jetë e barabartë me punën maksimale të ndarjes.

Eksperimentet për të përcaktuar emetimin e elektroneve kur filmat ndahen nga nënshtresat u kryen duke përdorur një ngjitës me vakum me një presion prej rreth 10-5 mm Hg. Art. Një ekran fluoreshente u vendos në një pjatë xhami në një distancë prej 1 cm përballë kufirit të ndarjes. Kur filma të ndryshëm polimer u grisën nga nënshtresa e qelqit në vakum, ekrani ndezi një dritë kaltërosh-jeshile; në errësirë ​​shkëlqimi dukej qartë edhe në një distancë prej disa metrash.

U vu re se pllaka xhami në vendet ku ishte hequr filmi shkëlqente me një dritë të gjelbër.
Nxjerrja e pllakës fotografike

Rrjedhimisht, rrezatimi ndodh në kufirin e ndarjes, duke shkaktuar fluoreshencë të ekranit dhe xhamit. Eksperimentet e mëtejshme treguan se ky rrezatim shkakton edhe nxirje të pllakës fotografike nëse fiksohet në vend të ekranit fluoreshent. Pllaka fotografike u bë e zezë kur nga nënshtresa u grisën polimerë të lartë të strukturës më të larmishme: goma natyrale dhe sintetike, gutaperka, poliizobutileni, eterë të ndryshëm celuloze, polimere vinili etj.

Emetimi u vu re kur këto polimere u ngritën nga qelqi dhe metali. Autorët arritën në përfundimin se ky rrezatim nuk mund të ishte rreze x ose dritë e dukshme: ishte një rrymë elektronesh. Ata janë gjithashtu të bindur për këtë nga përvoja e studimit të ndikimit fushë magnetike për rrezatim. Siç dihet, fotonet, d.m.th., rrezet e dukshme dhe X në një fushë magnetike nuk devijojnë nga rruga e tyre e drejtë: fusha magnetike nuk vepron mbi to.

Grimcat e ngarkuara pozitivisht ose negativisht sillen ndryshe: të parat devijojnë drejt polit negativ, të dytët - drejt atij pozitiv. Me një forcë të fushës magnetike prej rreth 25-30 ersteds, autorët ishin në gjendje të merrnin një imazh mjaft të qartë të një rrezeje elektronike të pa devijuar dhe të devijuar.

Kohët e fundit (1965-1966), autori i librit, së bashku me Yu. M. Evdokimov, përdorën një teknikë të re për të studiuar fenomenet elektrike në ndërfaqen substrate-ngjitës. U studiua ngjitja e disa polimereve me xhamin silikat dhe metalet (shkalla e çelikut X dhe 1Х18Н9Т). Polimerët e përzgjedhur ishin eteret e celulozës (acetobutirat celulozë (ABC), acetopropionat celulozë dhe tripropionat), klorosulfopolietileni dhe ngjitës ngjitës.

Lidhja e këtyre polimereve me nënshtresat u përgatit duke derdhur 10% tretësira të polimereve në tretës të përshtatshëm (aceton, tetraklorur karboni) në sipërfaqet e degrazuara të nënshtresave, me përjashtim të copës ngjitëse, e cila u dyfishua me nënshtresën duke u rrokullisur me rul gome.
Emetimi elektronik

Fenomenet elektrike të sistemeve të përzgjedhura (substrat + film) u studiuan duke përdorur një ngjitës me vakum dhe duke përdorur metodën e propozuar nga B.V. Deryagin dhe N.A. Krotova.

Pas ndarjes, sipërfaqet e shkëputura të të gjitha sistemeve kishin ngarkesa elektrike të shenjave të kundërta, të cilat monitoroheshin duke përdorur një elektrometër me fije (shih përshkrimin e tij më poshtë). Në të gjitha rastet, qelqi dhe metalet janë ngarkuar pozitivisht, ndërsa sipërfaqet e polimerit që grisen janë ngarkuar negativisht. Janë marrë fotografi të emetimit të elektroneve që ndodh kur filmat polimer ndahen nga qelqi dhe metalet.

Emetimi i elektroneve u zbulua në të gjitha sistemet e studiuara. Fotografitë tregojnë nxirje të pabarabartë të pllakës. Me sa duket, qendrat e emetimit të elektroneve lindin si rezultat i ndarjes së seksioneve individuale të polimerit nga nënshtresa. Vërehet qartë se rrezatimi vazhdon paralelisht me sipërfaqen e filmit: rrezatimi më i madh është i dukshëm në kufirin e ndarjes, më pak rrezatim është i dukshëm në filmin polimer që lëshon.

Kur klorosulfopolietileni u shkëput nga xhami, u morën ndezje të veçanta, të cilat me sa duket ndodhën kur pjesët individuale të polimerit u shkëputën nga xhami; Duke qenë se kufiri i ndarjes nga pllaka hiqet, nxirja e pllakës fotografike nuk vërehet, ka shumë të ngjarë për shkak të intensitetit të ulët të rrezatimit.

Emetimi i elektroneve konfirmohet gjithashtu nga një pamje e ekranit të një ekrani letre kur një pllakë fotografike u ekspozua ndaj rrezatimit të vëzhguar kur filmi polimer u shkëput nga nënshtresa. Imazhi tregon qartë një zonë të errët - pasojë e mbrojtjes së rrezeve me një ekran letre, dhe zona të lehta - rezultatet e veprimit të elektroneve në pllakë që nuk hasën në një ekran të errët në rrugën e tyre. Këto imazhe shërbejnë si dëshmi e drejtpërdrejtë e emetimit të elektroneve, gjë që tregon një rol të caktuar të forcave elektrike që kryejnë ngjitjen e trupave gjatë kontaktit.

Seksioni është shumë i lehtë për t'u përdorur. Në fushën e dhënë, thjesht futni fjala e duhur, dhe ne do t'ju japim një listë të vlerave të saj. Dëshiroj të vërej se faqja jonë e internetit ofron të dhëna nga burime të ndryshme– fjalorë enciklopedikë, shpjegues, fjalëformues. Këtu mund të shihni edhe shembuj të përdorimit të fjalës që keni futur.

Çfarë do të thotë "emetim elektronik"?

Fjalor Enciklopedik, 1998

emetimi elektronik

emetimi i elektroneve nga një lëndë e ngurtë ose e lëngshme nën ndikimin e fushe elektrike(emetimi në terren), ngrohja (emetimi termionik), rrezatimi elektromagnetik(emetimi i fotoelektronit), rrjedha e elektroneve (emetimi sekondar i elektroneve) etj.

Emetimi elektronik

emetimi i elektroneve nga sipërfaqja e një trupi të ngurtë ose të lëngshëm. E. e. ndodh në rastet kur, nën ndikimin e ndikimeve të jashtme, disa nga elektronet e trupit marrin energji të mjaftueshme për të kapërcyer pengesën potenciale në kufirin e trupit, ose nëse, nën ndikimin e një fushe elektrike, pengesa potenciale sipërfaqësore bëhet transparent për disa nga elektronet që kanë energjitë më të larta brenda trupit. E. e. mund të ndodhë kur trupat nxehen (emetimi termionik), kur bombardohen nga elektronet (emetimi sekondar i elektroneve), jonet (emetimi jon-elektron) ose fotonet (emetimi i fotoelektronit). Në kushte të caktuara (për shembull, kur rryma kalon përmes një gjysmëpërçuesi me lëvizshmëri të lartë të elektroneve ose kur një impuls i fortë i fushës elektrike aplikohet në të), elektronet e përcjelljes mund të "nxehen" shumë më tepër se rrjeta kristalore, dhe disa prej tyre mund të largohet nga trupi (emetimi i elektroneve të nxehtë) .

Për të vëzhguar E. e. është e nevojshme të krijohet një fushë elektrike përshpejtuese e jashtme e elektroneve në sipërfaqen e trupit (emiter), e cila "thith" elektronet nga sipërfaqja e emetuesit. Nëse kjo fushë është mjaft e madhe (³ 102 V/cm), atëherë ajo zvogëlon lartësinë e pengesës së mundshme në kufirin e trupit dhe, në përputhje me rrethanat, funksionin e punës (efekti Schottky), si rezultat i të cilit E. e. . rritet. Në fusha të forta elektrike (~ 107 V/cm), pengesa e potencialit sipërfaqësor bëhet shumë e hollë dhe elektronet kalojnë përmes saj (emetimi i tunelit), ndonjëherë i quajtur edhe emetim i fushës. Si rezultat i ndikimit të njëkohshëm të 2 ose më shumë faktorëve, mund të ndodhë emetim termoautoelektronik ose fotoautoelektronik. Në fushat elektrike me pulsim shumë të fortë (~ 5 × 107 V/cm), emetimi i tunelit çon në shkatërrim të shpejtë (shpërthim) të mikromajave në sipërfaqen e emetuesit dhe në formimin e plazmës së dendur pranë sipërfaqes. Ndërveprimi i kësaj plazme me sipërfaqen e emetuesit shkakton një rritje të mprehtë të rrymës elektrike. deri në 106 A me një kohëzgjatje pulsi aktual prej disa dhjetëra nsec (emetim eksploziv). Me çdo impuls aktual, mikrosasi (~ 10-11 g) të substancës emetuese transferohen në anodë.

Le të shqyrtojmë bazë fizike elektronika e emisioneve, d.m.th. dukuria e emetimit (emetimit) të elektroneve dhe joneve që ndodh në kufirin e një trupi të ngurtë me një vakum ose gaz kur sipërfaqja e emetuesit është e ekspozuar ndaj një fushe elektrike konstante ose me frekuencë të lartë, rrezatimit të dritës, bombardimeve me elektron ose jon, ngrohje termike, përpunimi etj.

Emetimi spontan (spontan) i elektroneve nga një trup i ngurtë parandalohet nga prania e një pragu potencial U 0 në kufi, i shkaktuar nga forcat e ndërveprimit midis elektroneve që ikin nga substanca në distanca që tejkalojnë dimensionet atomike, dhe ngarkesa pozitive e mbetur e pakompensuar e joneve të rrjetës (Fig. 1).

Energjia kinetike maksimale e mundshme e elektroneve të përcjelljes në një metal në temperaturën zero absolute është e barabartë me E F (energjia Fermi). Për të nxjerrë një elektron nga niveli E F jashtë emetuesit, kërkohet energji shtesë eφ=U 0 –E F, e barabartë me funksionin e punës së elektronit nga metali i dhënë.

spontane, ose emetimet auto-elektronike, është e mundur vetëm nëse pragu i potencialit shndërrohet në një pengesë potenciale përmes së cilës elektronet mund të "rrjedhin" dhe "tunelojnë" për shkak të një efekti të pastër mekanik kuantik, i ngjashëm me efektin e tunelit gjatë emetimit spontan të grimcave alfa nga bërthamat radioaktive. Termi "emetim i elektroneve në terren" do të thotë se lirimi i elektroneve jashtë trupit të ngurtë ndodh në mënyrë spontane, d.m.th. nuk shoqërohet me shpenzimin e energjisë shtesë. Elektronet që "rrjedhin" përtej pengesës marrin energji nga fusha elektrike E vetëm në hendekun e vakumit emitter-anodë.

Sa më e madhe të jetë forca e fushës elektrike të jashtme E, sa më e pjerrët energjia potenciale e elektronit ndryshon me një ndryshim në distancën x nga sipërfaqja U(x)=–е E x në këtë fushë, aq më e ngushtë është pengesa potenciale dhe, rrjedhimisht, aq më e lartë është densiteti i rrymës së emetimit të fushës j A, në varësi të koeficientit të transparencës mekanike kuantike të barrierës (shih §3.7). Një fushë elektrike e jashtme jo vetëm që çon në shndërrimin e pragut të mundshëm në një pengesë, por gjithashtu zvogëlon lartësinë e pengesës ( Efekti Schottky), i cili gjithashtu kontribuon në një rritje të rrymës së emetimit në terren (shih §9.7). varësia j A ( E)është në natyrë eksponenciale: j A ~exp[–С/ E], ku C është një konstante e përcaktuar nga funksioni i punës së elektronit që largohet nga emetuesi.

Sipas llogaritjeve, për shfaqjen e rrymave të rëndësishme të emetimit në terren, kërkohen fuqitë e fushës E~10 8 ¸10 9 V/m.

Një fushë elektrike në sipërfaqen e një trupi të ngurtë mund të formohet jo vetëm për shkak të një ndryshimi të jashtëm potencial që përshpejton elektronet midis katodës dhe anodës, por edhe për shkak të fushës së joneve pozitive të vendosura në sipërfaqen e katodës. Një shtresë e tillë jonesh mund të shfaqet në katodë, për shembull, për shkak të avullimit të një pjese të substancës së katodës së emetimit të fushës kur ajo nxehet nga vetë rryma e emetimit të fushës. Jonizimi i mëpasshëm i atomeve të avulluara çon në krijimin e një shtrese të plazmës së dendur të shkarkimit të gazit jo ekuilibër në sipërfaqen e katodës. Fusha e fortë elektrike në rajonin kufitar emetues-plazmë është e lokalizuar brenda të ashtuquajturës rreze Debye, e cila varet nga përqendrimi i plazmës. Shfaqja e kësaj fushe shkakton një rritje shtesë të emetimit të elektroneve në fushë. Ky proces i kalimit nga emetimi i zakonshëm i fushës në densitet të rrymës anormalisht të larta të emetimit është i papritur, me natyrë shpërthyese dhe, si rregull, përfundon në një prishje vakum (hark). Faza e emetimit të elektroneve të fushës nga një metal ose gjysmëpërçues në intervalin midis fundit të emetimit normal të fushës dhe fillimit të një harku vakum quhet emetimet e eksplozivëve.

Në rastin e gjysmëpërçuesve, fusha elektrike mund të depërtojë thellë në emetues. Kjo shkakton, së pari, një ndryshim në natyrën e strukturës së brezit në rajonin afër sipërfaqes (përkulja e brezit) dhe, së dyti, ngrohja e gazit elektronik në brezin e përcjelljes së gjysmëpërçuesit për shkak të faktit se elektronet, duke marrë energji nga fusha në shtegun mesatar të lirë, atëherë përjetoni shpërndarje pothuajse elastike nga dridhjet e atomeve të rrjetës (fononeve). Me një shpërndarje të tillë, drejtimi i momentit të elektronit ndryshon ndjeshëm (shpërndarja është, si rregull, në natyrë sferike simetrike), dhe energjia e elektronit ndryshon pak. Natyrisht, në këtë rast energjia mesatare e elektroneve do të rritet, d.m.th. temperatura e gazit elektronik do të "shkëputet" nga temperatura e rrjetës. Si rezultat, mund të vëzhgoni emetimin e elektroneve "të nxehta" nga katoda e ftohtë gjysmëpërçuese. Rryma e këtij emetimi do të jetë më e madhe, aq më e ulët është afiniteti i emetuesit për elektronin χ, pasi vetëm ato elektrone, energjia e të cilëve E x =p x 2 /2m e, e lidhur me komponentin e momentit normal në sipërfaqe, do të jetë më e madhe se χ, do të jetë në gjendje të shpëtojë në vakum.

Një klasë e veçantë e emetuesve janë katoda gjysmëpërçuese, në të cilat fundi i brezit të përcjelljes në vëllimin e emetuesit ndodhet mbi nivelin e vakumit. Këta janë emetues me afinitet negativ të elektroneve, të përftuara, për shembull, duke spërkatur në sipërfaqen e një gjysmëpërçuesi të tipit p (me përkulje të brezit poshtë) shtresa monomolekulare të atomeve Cs ose molekulave Cs 2 O. Nga emetuesit e tillë është e mundur të mos emetohen vetëm ato "të nxehta", por edhe elektronet e termolizuara ("të ftohta").

Fusha elektrike depërton në metale në një thellësi që nuk kalon një ose dy shtresa atomike (~10 -10 m). Në kushte normale në metale, për shkak të përqendrimit të lartë të elektroneve, është e pamundur të rritet temperatura e gazit elektronik duke përdorur energjinë e fushës elektrike. Sidoqoftë, është e mundur të krijohet një emetues i veçantë duke mbuluar nënshtresën dielektrike me një film të hollë metalik me një strukturë "ishullore". Dimensionet e "ishujve" metalikë nuk duhet të kalojnë ~ 10 nm, d.m.th. duhet të jetë më e vogël se rruga mesatare e lirë e elektroneve në metal. Në filma të tillë, të quajtur filma metalikë të shpërndarë, krijohet një fushë elektrike duke aplikuar një tension midis kontakteve të ngurta metalike të aplikuara posaçërisht në film.

Në fushën e frekuencës fushë elektromagnetike, që korrespondon me diapazonin e dritës (ν~10 15 –10 16 Hz), energjia e një kuantike hν mund të rezultojë të jetë më shumë punë dalja e elektronit nga metali eφ. Fenomeni i lëndëve të ngurta që lëshojnë elektrone nën ndikimin e energjisë së kuanteve të dritës quhet efekti i jashtëm fotoelektrik ose emetimi i fotoelektronit. Në gjysmëpërçuesit dhe dielektrikët e brendshëm, emetimi i fotoelektronit vërehet vetëm nëse hν 0 ≥ΔE g +χ, ku ΔE g është hendeku i brezit. Përveç eliminimit të elektroneve nga brezi i valencës, emetimi i fotoelektronit nga nivelet e donatorëve, si dhe nga gjendjet sipërfaqësore të mbushura me elektrone, është i mundur. Me interes të veçantë është emetimi i fotoelektronit nga sistemet me afinitet elektronik negativ (ose afër zeros) χ, kur elektronet e termolizuara mund të dalin në vakum.

Fenomeni i emetimit të fotoelektronit karakterizohet nga numri mesatar i elektroneve të emetuara për foton të zhytur. Kjo sasi quhet rendimenti kuantik i efektit fotoelektrik dhe shënohen me Y. Për emetuesit me afinitet negativ të elektroneve, rendimenti kuantik arrin vlerat maksimale të mundshme. Me një rritje të forcës së fushës së valës së dritës (dendësia e fotoneve që bien në emetues), probabiliteti i përthithjes së dy ose më shumë fotoneve njëkohësisht nga një elektron i një trupi të ngurtë mund të jetë shumë i dukshëm, gjë që korrespondon me fotoelektrik multifotone. efekt. Në frekuenca mjaft të ulëta, për shkak të energjisë së vogël të një kuantike (për shembull, në frekuencat e mikrovalëve hν~10 ‑5 -10 ‑6 eV), ndërveprimi i një valë elektromagnetike me elektronet e një trupi të ngurtë duhet të konsiderohet thjesht klasikisht, dmth. si një proces i vazhdueshëm i nxitimit të elektroneve në fushën e një valë mikrovalore. Pikërisht kështu përshkruhet procesi i emetimit të elektroneve "të nxehta" në frekuencat mikrovalore nga gjysmëpërçuesit dhe filmat "ishull".

Duke bombarduar një trup të ngurtë me elektrone me energji E P >eφ (në metale) ose E p ≥ΔE g (në dielektrikë dhe gjysmëpërçues), mund të vërehet emetimi i elektroneve dytësore, d.m.th. eliminimi i elektroneve nga një lëndë e ngurtë duke transferuar energji tek ata nga elektronet parësore që bien në substancë.

Dukuria e emetimit të elektroneve nga trupat e ngurtë kur bombardohen nga një rreze elektronesh parësore quhet emetimi sekondar i elektroneve. Raporti i numrit të elektroneve dytësore të emetuara nga një objektiv gjatë një intervali të caktuar kohor me numrin e elektroneve parësore që bien mbi objektiv gjatë të njëjtit interval quhet faktori sekondar i emetimit të elektroneve dhe shënohet me σ. Vlera e σ varet ndjeshëm nga energjia E P e elektroneve parësore. Elektronet dytësore mund të emetohen si nga ana e përparme e objektivit, të bombarduar nga tufa e elektroneve parësore, ashtu edhe nga ana e pasme e tij, nëse objektivi goditet nga rrezja kryesore. Natyrisht, kjo e fundit është e mundur vetëm për filma të hollë. Në rastin e parë, ata flasin për emetimin sekondar të elektroneve për shkak të reflektimit, në të dytën - për emetimin sekondar të elektroneve për shkak të seksionit kryq. Koeficienti i emetimit sekondar të elektroneve për goditje shënohet me Σ. Varësia Σ (E P) mund të ndryshojë ndjeshëm për të njëjtin emetues nga varësia σ (Ep). Kjo, para së gjithash, për faktin se deri në vlerat e E P, duke filluar nga e cila elektronet parësore qëllojnë përmes objektivit, vlera e Σ është zero (ose e papërfillshme).

Kur një trup i ngurtë nxehet, amplituda e vibrimit të atomeve të rrjetës kristalore rritet (në gjuhën kuantike, kjo korrespondon me një rritje të densitetit të fononit). Transferimi i energjisë nga fononet në gazin elektronik çon në një zgjerim të spektrit energjetik të elektroneve. Ndërsa temperatura rritet, gjithçka numër më i madh elektronet fitojnë energji të mjaftueshme për të kapërcyer funksionin e punës në ndërfaqen solid-vakum. Dukuria e elektroneve që emetohen në vakum nga një trup i nxehtë quhet emetimi termionik. Në gjysmëpërçuesit në temperatura afër zeros absolute, nuk ka elektrone në brezin e përcjelljes. Ngrohja e trupit bën që elektronet të hidhen në brezin e përcjelljes nga nivelet e donatorëve dhe nga brezi i valencës. Kur ndërveprojnë me fonone, elektronet termolizohen dhe spektri i tyre fiton një karakter Maxwellian. Dendësia e rrymës së emetimit termionik j T përcaktohet nga formula Richardson-Dashman: j T =(1- )AT 2 exp(–eφ/kT), ku – vlera e koeficientit të reflektimit të elektroneve nga pragu i potencialit mesatarisht mbi spektrin e elektroneve termionike; A është konstanta termionike e barabartë me 120,4 A/(gradë 2 m 2).

2.2. Emetimi në terren nga metalet.

Elektronet kalojnë përmes një pengese potenciale me një probabilitet të caktuar për shkak të efektit të tunelit. Një hap i mundshëm në ndërfaqen metal-vakum kthehet në një pengesë potenciale për shkak të aplikimit të tensionit të lartë midis katodës dhe anodës, madhësia e të cilit përcakton lartësinë dhe gjerësinë e pengesës. Teoria e emetimit në terren u zhvillua për herë të parë nga R. Fowler dhe L. Nordheim (1928-1929).

Sipas kësaj teorie, formula bazë për densitetin e rrymës së emetimit në terren është:

ku J(ξ)=θ(ξ)-(2ξ/3)(dθ(ξ)/dξ), θ(ξ) është funksioni Nordheim, i cili futet për të marrë parasysh uljen e lartësisë së pengesës potenciale. me shumën Δ(eφ), argumenti i funksionit θ(ξ) është një sasi pa dimension që përfaqëson raportin e uljes së funksionit të punës për shkak të efektit Schottky ndaj funksionit të punës së një elektroni me një energji të dhënë Ε x.

Funksioni θ(ξ) është paraqitur në tabelë dhe mund të paraqitet si një grafik i paraqitur në Fig. 10.3. Shprehja e përafërt e funksionit θ(ξ) është afër një parabole: θ(ξ)≈0,955–1,03ξ 2 . Është e vlefshme për ato vlera të argumentit ku ξ ndryshon dukshëm si nga zero ashtu edhe nga një. Kështu, në intervalin 0,35≤ξ≤0,69, funksioni θ(ξ) përcaktohet nga kjo shprehje me një gabim më të vogël se 1%.

Duke shprehur eφ në elektron volt dhe forcën e fushës elektrike në V/cm, marrim densitetin e rrymës së emetimit të fushës në A/cm 2:

Për llogaritjet praktike, është e përshtatshme të përdoret formula e mëposhtme për densitetin e rrymës së emetimit në terren:

Në E=6·10 7 V/cm dhe еφ=4,5 eV, dendësia e rrymës j A mund të arrijë 10 7 A/cm 2 .

Për krahasim me të dhënat eksperimentale, formula (10.11) zakonisht paraqitet në formën ln(j A / E 2)=f(1/ E). Në koordinata të tilla, varësia e emetimit të fushës nga forca e fushës elektrike është një vijë e drejtë, pavarësisht nga fakti se në eksponent E varet edhe nga funksioni Nordheim, i cili ndryshon shumë me ndryshimet E. Sidoqoftë, prania e funksionit θ(ξ) në eksponencialin nuk ndikon ndjeshëm në rrjedhën e varësisë në shqyrtim, pasi ky funksion ndryshon dobët brenda kufijve të vlerave të fuqisë së fushës së përdorur eksperimentalisht. Devijimi i varësisë ln(j A / E 2)=f(1/ E) nga lineare në rajonin e fuqive shumë të larta të fushës elektrike shpjegohet me ndikimin e ngarkesës hapësinore të elektroneve të fushës së emetuar (Fig. 10.4). Një ngarkesë e dendur negative hapësinore zvogëlon forcën e fushës në sipërfaqen e emetuesit dhe, për rrjedhojë, shkakton një varësi më të dobët të rrymës nga diferenca potenciale e aplikuar V. Varësia e rrymës së emetimit të fushës nga funksioni i punës eφ, e cila rrjedh nga Fowler- Teoria e Nordheimit, është gjithashtu në përputhje me të dhënat eksperimentale. Kjo varësi përcaktohet kryesisht nga faktori φ 3/2 në eksponent.

Formulat e dhëna të teorisë Fowler-Nordheim korrespondojnë me rastin T = 0 K. Me rritjen e temperaturës, spektri i elektroneve në metal zgjerohet, gjë që çon në një varësi nga temperatura e rrymës së emetimit të fushës për shkak të probabilitetit më të madh të elektroneve termikisht i ngacmuar në nivele mbi nivelin e Fermit duke kaluar përmes barrierës së mundshme. E. Murphy dhe R. Goode morën shprehjen e mëposhtme për densitetin e rrymës së emetimit në terren duke marrë parasysh temperaturën e emetuesit:

j A (T)=j A (0)πy/sinπy. (10.13)

Në T të vogël, duke e zgjeruar sinπy në një seri, marrim

j A (T)≈j(0). (10.14)

Me J(ξ)=J(0.5)=1.044 kemi , ku eφ shprehet në eV, E- në V/cm, dhe T - në K. Duke zëvendësuar vlerën në (10.14), marrim

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

Kështu, në një përafrim të parë, ndryshimi në rrymën e emetimit të fushës me temperaturën ndjek një ligj kuadratik. Formula (10.15) përcakton j A (T) me një saktësi jo më të keqe se 10% deri në j A (T)/j A (0)=1.6 dhe 1% deri në A (T)/j A (0)= 1, 18. Llogaritja duke përdorur këtë formulë, për shembull, në temperaturën e azotit të lëngshëm (77 K) tregon se raporti j A (77) / j A (0) nuk kalon 1.01. Në temperaturën e dhomës, shtimi në j A (0) nuk kalon 10% (për eφ≥3 eV dhe j A ≥10 3 A/cm 2).

Në zonë temperaturat e larta vetë rrymës së emetimit të fushës, e shkaktuar nga mekanizmi i tunelit, i shtohet rryma e emetimit termionik, e shkaktuar nga elektronet me energji të mjaftueshme për të kapërcyer pengesën potenciale, të reduktuar për shkak të efektit Schottky. Për qartësi, në Fig. 10.5, spektri energjetik i elektroneve në një metal ndahet në katër rajone: A, B, C dhe D. Elektronet e grupit A mund të emetohen si elektrone të fushës në çdo temperaturë, duke përfshirë T=0 K. Elektronet e grupit B marrin pjesë në emetimi në terren në T>0 K (ato mund të quhen termoautoelektrone). Lëshimi i elektroneve të grupit B në vakum korrespondon me një rritje të rrymës termionike për shkak të efektit Schottky. Së fundi, elektronet e grupit G ikin në vakum për shkak të mekanizmit të emetimit termionik edhe në E≈0.

Analiza e energjive të elektroneve që largohen nga katoda e fushës mund të kryhet duke përdorur analizues energjie me një fushë vonuese ose me devijimin e elektroneve në një fushë elektrike ose magnetike (shih Kapitullin 2). Në këtë rast, elektronet e fushës përshpejtohen paraprakisht nga një ndryshim i caktuar potencial në hendekun midis emetuesit dhe një elektrode të afërt (për shembull, një rrjet), dhe më pas dërgohen në sistemin e analizës. Matjet tregojnë se kur temperaturat e ulëta Shpërndarja e energjisë e elektroneve të fushës ka formën e një lakore me një gjysmë gjerësi maksimale ΔE ½ prej disa të dhjetave të një elektron volt (zakonisht ΔE ½ ~ 0,15-0,20 eV), d.m.th. Shumica e elektroneve në fakt hyjnë në vakum nga nivelet afër nivelit të Fermit. Këto të dhëna eksperimentale janë në përputhje të mirë me konceptet teorike rreth mekanizmit të emetimit të elektroneve në terren nga sipërfaqet e pastra metalike.

Teoria e emetimit në terren të marrë në konsideratë këtu bazohet në përdorimin e formulave për transparencën e pengesave të marra duke zgjidhur ekuacionin njëdimensional të Schrödinger-it. Ky përafrim është i vlefshëm nëse: 1) sipërfaqja e emetuesit është një plan homogjen ideal; 2) është i zbatueshëm modeli i elektroneve të lira, për të cilin sipërfaqja e Fermit në hapësirën e momentit është një sferë. Emituesit realë kanë një strukturë hapi me një lartësi hapi prej një ose më shumë distancave ndëratomike, dhe sipërfaqet izoenergjetike të Fermit për shumicën e metaleve kanë një strukturë komplekse që është dukshëm e ndryshme nga një sferë. Për më tepër, një emetues me një film nënshtresor të adsorbuar, atomet e të cilit tentojnë të grumbullohen në "ishuj", ka një jouniformitet në funksionin e punës eφ, i cili shkakton shfaqjen e një të ashtuquajture fushë spoti në sipërfaqe. Marrja në konsideratë e dy faktorëve të parë çon në disa përmirësime në teorinë e emetimit në terren nga metalet. Në veçanti, këto përmirësime kanë të bëjnë me spektrin e elektroneve të fushës dhe varësinë nga temperatura e rrymës së emetimit të fushës, por ato nuk janë aq domethënëse sa të kërkojnë diskutim.

Matjet e emetimeve në terren kryhen ose në pajisjet me simetri cilindrike, ku emituesi është një tel metalik shumë i hollë dhe anoda është një cilindër që e rrethon atë, ose në pajisjet ku emituesi ka formën e një maje me një rreze lakimi prej renditja prej 0,01-1 μm. Në rastin e fundit, forca e fushës në sipërfaqen e katodës varet shumë pak nga gjeometria e anodës. Gjatë llogaritjes së vlerës E maja zakonisht përafrohet si një paraboloid, hiperboloid, kon me fund sferik, etj.

Kur një shtresë monatomike e një metali tjetër depozitohet në sipërfaqen e një emetuesi metalik, natyra e pengesës së mundshme nuk ndryshon, por nëse sipërfaqja metalike është e mbuluar me një film të materialit jometalik, forma e pengesës sipërfaqësore mund të ndryshojnë ndjeshëm. Në rastin e fundit, elektronet e fushës duhet të kalojnë një tunel përmes një atomi të adsorbuar, i cili është një pus potencial me një sërë nivelesh të veta diskrete. Kjo duhet të çojë në një ndryshim në spektrin energjetik të emetimit të fushës, veçanërisht në shfaqjen e majave të rezonancës në të, që korrespondon me një rritje të probabilitetit të lëshimit të atyre elektroneve të substratit metalik, energjitë e të cilëve përkojnë me energjitë e lira. nivelet në pusin e potencialit atomik. Për shembull, me adsorbimin e Cs në W, u përftua një spektër elektronik i fushës me një gjysmë gjerësi prej 0,05 eV.

Meqenëse emetuesit e vërtetë të majave ndryshojnë në formë nga modelet e idealizuara të listuara, kjo në mënyrë të pashmangshme shkakton një gabim në fuqinë e llogaritur të fushës, e cila mund të arrijë 10-30%. Për më tepër, duhet të merret parasysh se sipërfaqja aktuale e emetuesit mund të ketë mikroprotrusione me forcë të rritur të fushës. Kur përdorni emetues me një kristal, vlerat lokale të forcës së fushës varen nga prerja e kristalit të vetëm.

Duke vendosur emetuesin e majës E dhe anodën e unazës A ngjitur me të në qendër të një cilindri qelqi B, në sipërfaqen e brendshme përcjellëse të të cilit është aplikuar një shtresë fosfori L, mund të vërehen në ekranin luminescent modelet e shpërndarjes së Rryma e emetimit të fushës mbi sipërfaqen e majës, për shkak të funksioneve të ndryshme të punës së faqeve të njëkristalit eφ, si dhe ndryshimit në fuqitë e fushës elektrike lokale në sipërfaqen e faqeve të ndryshme (Fig. 10.6). Zmadhimi i një projektori të tillë elektronik, ideja e të cilit i përket E. Muller, përcaktohet nga raporti R/r, ku R është distanca midis emetuesit dhe ekranit, dhe r është rrezja e majës. Për shembull, me r=0,1 μm dhe R=10 cm, rritja arrin 10 6 . Në këtë drejtim, projektorët elektronikë përdoren për të emetuar fenomene që ndodhin gjatë përthithjes së filmave të substancave të ndryshme në sipërfaqen e emetuesit. Rezolucioni i një pajisjeje të tillë, megjithëse ende i pamjaftueshëm për vëzhgimin e atomeve individuale, lejon që dikush të shohë në ekran komplekse atomike të largëta me dimensione tërthore prej ~ 100 nm, si dhe të matë rrymat e emetimit në terren nga fytyrat individuale të një maje me një kristal. Shkëlqimi i ekranit në një pikë të caktuar është më i madh për një V të caktuar, aq më i lartë është emetimi i seksionit elementar të majës, i cili projektohet në një vend të caktuar në ekran.

Në vitin 1951, E. Müller propozoi një projektor jon, i cili ka një rezolucion të rendit të disa angstromave dhe, për rrjedhojë, lejon vëzhgimin e atomeve dhe molekulave individuale në sipërfaqen e emetuesit. Funksionimi i një projektori jonik bazohet në fenomenin e jonizimit sipërfaqësor të atomeve, dhe rezolucioni i tij më i lartë në krahasim me një projektor elektronik përcaktohet nga fakti se gjatësia e valës de Broglie për jonet është shumë më e shkurtër sesa për elektronet që lëvizin me të njëjtën shpejtësi.

Katodat e fushës metalike përdoren në një numër pajisjesh elektrike me vakum (katodat në armët elektronike, katoda "nisëse" në pajisjet me mikrovalë, etj.).

Përparësitë e katodave të tilla janë: 1) mungesa e inkandeshencës, dhe për këtë arsye pa inerci; 2) dendësi shumë të larta të rrymës; 3) dimensione të vogla të katodës, duke lejuar krijimin e burimeve pothuajse pika të elektroneve; 4) përhapje e vogël e energjisë; 5) pjerrësia e lartë e karakteristikës së tensionit aktual.

Disavantazhi kryesor është paqëndrueshmëria e rrymës së emetimit në terren, e shkaktuar nga adsorbimi i gazeve të mbetura në kushte vakum jo mjaftueshëm të mira dhe spërkatja me katodë e substancës emetuese. Këta faktorë shkaktojnë nga njëra anë një ndryshim në funksionin e punës së katodës dhe nga ana tjetër një ndryshim në mikrorelievin e saj. Përveç kësaj, në fusha të forta dhe në një temperaturë mjaft të lartë për një material të caktuar katodë, vërehet një migrim i dukshëm i atomeve të vetë substancës përgjatë sipërfaqes së katodës, duke çuar në një ristrukturim të mikrogjeometrisë së saj, e cila ndryshon forcën e fushës në emetues. sipërfaqe. Kalimi në vakum ultra të lartë, përdorimi i materialeve që janë më rezistente ndaj bombardimeve jonike, zvogëlimi i rrjedhës së joneve në katodë duke përdorur pajisje speciale elektron-optike - e gjithë kjo bën të mundur arritjen e funksionimit mjaft të qëndrueshëm të katodës së emetimit në terren.

Formula për densitetin maksimal të rrymës j Am të emetimit të fushës nga një metal ka formën

ku j Am është dendësia maksimale e rrymës së emetimit të fushës, A/cm 2;

E F =р F 2 /2m e – energjia e elektroneve në nivelin e Fermit, eV.

Meqenëse energjia E F është e rendit të disa elektron volteve, densiteti maksimal i rrymës së emetimit të fushës mund të jetë më shumë se 10 10 A/cm 2 . Një densitet kaq i lartë i rrymës është, në parim, i mundur për shkak të faktit se përqendrimi i elektroneve në brezin e përcjelljes së metalit është 10 22-10 23 cm -3. Arsyeja kryesore që kufizon densitetin maksimal të rrymës së emetimit të fushës është shkatërrimi termik i emetuesit nga rryma e tij. Vlera e j Am në praktikë varet nga kohëzgjatja e pulsit të tensionit të anodës dhe shtrihet në intervalin 10 7 –10 9 A/cm 2 .

2.3. Emetimi në terren nga gjysmëpërçuesit.

Ndryshe nga një metal, një gjysmëpërçues është një katodë në fushë me një përqendrim të kufizuar të elektroneve në brezin e përcjelljes. Kjo përcakton karakteristikat e emetimit në terren nga gjysmëpërçuesit: 1) dendësia maksimale e rrymës është dukshëm më e ulët se tek metalet; 2) karakteristikat jolineare të rrymës-tensionit lgi A =f(1/V); 3) një spektër më i gjerë i elektroneve të emetuara në krahasim me metalet; 4) varësia e formës së pulsit aktual nga amplituda dhe kohëzgjatja e pulsit të tensionit të anodës gjatë ngacmimit pulsues të emetimit të fushës (efektet relaksuese); 5) termike dhe fotosensitiviteti i rrymës së emetimit në terren.

Një fushë elektrike e jashtme depërton gjysmëpërçuesin në një distancë të përcaktuar nga rrezja e ekranit Debye, shprehja për të cilën ka formën r D = (ε r ε 0 kT/2e 2 n) ½ ku n është përqendrimi i elektroneve dhe çon në brez përkulje. Brenda kësaj rreze, për shkak të përkuljes së brezit, rritet përqendrimi i elektroneve në brezin e përcjelljes dhe në nivelet e dhuruesit. Kjo, nga ana tjetër, shkakton shfaqjen e një shtrese afër sipërfaqes së ngarkesës negative hapësinore. Në rastin e një fushe të fortë, gazi elektronik në brezin përcjellës pranë sipërfaqes së gjysmëpërçuesit mund të degjenerohet nëse, si rezultat i përkuljes së brezit, fundi i brezit të përcjelljes përfundon nën nivelin e Fermit (Fig. 10.7). .

Procesi i tunelit të elektroneve nga një shtresë e ngarkesës hapësinore përmes një pengese potenciale në një vakum nuk ndryshon nga procesi i emetimit të fushës nga metalet. Megjithatë, ndryshe nga metalet, elektronet nga brezi i valencës gjithashtu mund të marrin pjesë në emetim. Një tjetër ndryshim është mundësia e "ngopjes" së rrymës së emetimit me rritjen e tensionit. Kjo ndodh në rastin kur shpejtësia e rrjedhjes së elektroneve nga vëllimi i mostrës në sipërfaqe është e mjaftueshme vetëm për të kompensuar elektronet e emetuara nga shtresa sipërfaqësore e ngarkesës hapësinore në vakum.

Në këtë rast, një "pllajë" do të shfaqet në karakteristikën e tensionit aktual (Fig. 10.8), d.m.th. një rritje e mëtejshme e tensionit të anodës nuk do të shkaktojë një rritje të rrymës së emetimit të fushës derisa të "ndizet" një burim i ri elektronesh. Kështu që burim shtesë elektronet që vijnë nga pjesa më e madhe në rajonin afër sipërfaqes mund të jenë jonizimi i ndikimit të elektroneve në brezin e valencës dhe autoionizimi i elektroneve në nivelet e donatorëve. Këto efekte të larta në terren janë përgjegjëse për komplotin rritje të shpejtë Rryma e emetimit në terren që i paraprin shkatërrimit termik të katodës.

E përftuar në mënyrë eksperimentale V.A.C. për gjysmëpërçuesit e tipit p dhe mostrat e tipit n me rezistencë të lartë janë vërtet jolineare. Ata kanë tre seksione karakteristike në koordinatat lgi A =f(l/V): 1 – lineare, e përshkruar mirë me formulën Fowler–Nordheim; 2 – seksioni i ngopjes; 3 - rajoni i një rritje të mprehtë të rrymës që shoqërohet me shumëzimin e elektroneve në vëllimin e emetuesit.

Teoria e emetimit të fushës Fowler-Nordheim është në thelb një "përafrim i rrymës zero". Kjo do të thotë se rryma e emetimit përfaqëson vetëm një pjesë të vogël të rrjedhës totale të elektroneve që bien në barrierën potenciale. Për metalet, ky përafrim vlen deri në rajonin e fushave shumë të forta. Në gjysmëpërçuesit, ndryshimi midis rrjedhës së lëvizjes së elektroneve në sipërfaqe dhe rrjedhës së difuzionit nga sipërfaqja mund të jetë i krahasueshëm me rrjedhën e elektroneve të fushës në një vakum.

Shkalla e kufizuar e rrjedhjes së elektroneve nga pjesa më e madhe në sipërfaqe është arsyeja kryesore për shfaqjen e një rajoni të ngopjes në kurbën e tensionit aktual. Rryma e emetimit në terren nga gjysmëpërçuesit e dy llojeve të treguara. Në këtë rast vërehen njëkohësisht disa procese të ndërlidhura: 1) zvogëlohet përqendrimi i elektroneve në shtresën afër sipërfaqes; 2) fusha e jashtme depërton më thellë në emetues; 3) rënia e tensionit në rezistencën e vëllimit të gjysmëpërçuesit rritet; 4) gjeometria dhe madhësia e fuqisë së fushës në sipërfaqen e emetuesit ndryshojnë. Një rritje në rënien e tensionit në kampion çon, nga ana tjetër, në një rritje të energjisë mesatare të elektronit, d.m.th. për ngrohjen e gazit elektronik. Nëse afiniteti elektronik i kristalit është i ulët (χ≤0,5 eV), atëherë me shfaqjen e elektroneve "të nxehta", transparenca e pengesës së mundshme mund të arrijë një vlerë kufizuese dhe rryma e emetimit të fushës nuk do të rritet deri në procesin intensiv. Shumëzimi i elektroneve fillon për shkak të jonizimit të ndikimit. Për mostrat me afinitet të lartë elektroni (χ≥3 - 4 eV) dhe një hendek të vogël brezi (ΔE g ≤1 eV), ngrohja e gazit elektronik nga një fushë e brendshme nuk mund të çojë në emetim të dukshëm "mbi barrierën", pasi energjia e elektronit funksioni i shpërndarjes gjatë procesit të jonizimit të ndikimit nga elektronet “të nxehta” të brezit të valencës, nuk lyhet në rajonin energjetik E>ΔE g.

Një rritje në përqendrimin e elektroneve në vëllimin e një gjysmëpërçuesi me rezistencë të lartë, për shembull, për shkak të rrezatimit të tij me dritë, shkakton një rritje të rrymës së emetimit të fushës. Në këtë rast, shtimi i rrymës në rajonin "pllajë" në V.A.C. proporcionale me ndriçimin I 0 . Varësia spektrale e rrymës së emetimit të fushës i A (υ) praktikisht përkon me varësinë spektrale të fotopërçueshmërisë. Emetimi në terren nga një gjysmëpërçues i rrezatuar me dritë korrespondon me një lloj emetimi të kombinuar - emetimi i fushës së fotove.

Një rritje në temperaturën e katodës zakonisht çon në një rritje të emetimit për shkak të një rritje të përqendrimit të elektroneve në brezin e përcjelljes. Vetëm për mostrat me rezistencë të ulët (për shembull, silikoni i tipit n), kur ka degjenerim të fortë të gazit elektronik, varësia nga temperatura e rrymës së emetimit të fushës ose mungon plotësisht ose shkaktohet nga një ndryshim në funksionin efektiv të punës së gjysmëpërçues. Në raste të tilla, ndriçimi i mostrave nuk ndryshon as madhësinë e rrymës së emetimit të fushës dhe as karakterin e karakteristikave tension-tension. Degjenerimi ndodh kur niveli Fermi bie brenda brezit të përcjelljes. Hendeku i energjisë Δ S (Fig. 10.7) ndërmjet pjesës së poshtme të brezit të përcjelljes dhe nivelit të Fermit karakterizon shkallën e degjenerimit të gazit elektronik në shtresën afër sipërfaqes së emetuesit gjysmëpërçues.

Në mungesë të degjenerimit (rasti i depërtimit të dobët në fushë), shprehja për densitetin aktual të emetimit të fushës nga një gjysmëpërçues ka formën

ku n ∞ është përqendrimi i elektroneve në vëllim; Δ cs është hendeku i energjisë midis pozicionit të pjesës së poshtme të brezit të përcjelljes në pjesën më të madhe dhe në sipërfaqe; ε r është konstanta relative dielektrike e gjysmëpërçuesit.

Kjo formulë përfshin masën e një elektroni të lirë m e, megjithëse me një qasje më rigoroze është e nevojshme të merret parasysh struktura komplekse e brezave dhe të veprohet me masën efektive. Megjithatë, korrigjimet për shkak të kësaj pasigurie janë zakonisht të vogla.

Një studim i shpërndarjes së energjisë së elektroneve të fushës të emetuara nga gjysmëpërçuesit tregon se burimi i emetimit të elektroneve në fushë mund të jetë jo vetëm brezi i përcjelljes, por edhe brezi i valencës. Nëse kushtet për emetim nga të dy brezat janë afërsisht të njëjta, atëherë spektri i elektroneve të fushës duhet të përbëhet nga dy maja, distanca midis të cilave është e barabartë me hendekun e brezit ΔE g. Në eksperimentet për silikonin e tipit n, spektrat "me dy gungë" u morën vërtet me një distancë midis maksimumit ΔE g = 1.1 eV (Fig. 10.10).

Në rastin e silikonit të tipit p, kur emetimi i fushës vjen vetëm nga brezi i valencës, kurba e shpërndarjes së energjisë së elektroneve të fushës ka vetëm një maksimum, gjerësia e së cilës, siç vijon nga teoria, rritet me rritjen e tensionit të anodës. Kur elektronet emetohen nga brezi i përcjelljes, spektri zgjerohet me rritjen e fuqisë së fushës E lidhur me emetimin e elektroneve “të nxehta”. Gjysma e gjerësisë së spektrit rritet gjithashtu me rritjen e temperaturës, pasi rritja e temperaturës çon në një probabilitet më të madh që elektronet të zënë gjendje energjetike që shtrihen mbi fundin e brezit të përcjelljes (pa degjenerim) ose mbi nivelin e Fermit (prania e degjenerimit). . Një zgjerim i spektrit të energjisë së elektroneve të fushës vërehet vetëm me një devijim të karakteristikave të tensionit aktual. nga goditja lineare, dhe ka një lidhje të qartë midis një rritje në gjysmën e gjerësisë së spektrit dhe një rritje në rënien e tensionit në të gjithë emetuesin. Kur gjerësia e spektrit ΔΕ tejkalon hendekun e brezit, vërehet një rritje e mprehtë e rrymës së emetimit të fushës (rajoni 3 në lakoren rrymë-tension në Fig. 10.8), e shoqëruar me jonizimin e ndikimit.

Vetë procesi i tunelimit të elektroneve është praktikisht pa inerci, por vendosja e ekuilibrit difuzion-drift gjatë rrjedhës së rrymës së emetimit të fushës në një gjysmëpërçues karakterizohet nga një kohë e kufizuar relaksimi. Prandaj, në katodat e fushës gjysmëpërçuese ka procese kalimtare kur voltazhi i anodës pulsohet në rajonet 2 dhe 3 të karakteristikave të tensionit aktual, Fig. 10.8. Në rajonin 1, rryma e emetimit në terren nuk varet nga koha. Në rajonin 2, rryma zvogëlohet, dhe në rajonin 3 gjatë pulsit rritet me një tension konstant të anodës. Kjo sjellje e rrymës së emetimit të fushës shpjegohet me proceset e mbushjes dhe zbrazjes së qendrave të kapjes së elektroneve në ngarkesën hapësinore sipërfaqësore, si dhe gjendjet sipërfaqësore. Shkarkimi gradual i këtyre qendrave shkakton një ulje të rrymës dhe në momentin që fusha është e ndezur, lëshimi i elektroneve nga qendrat rrit rrymën e emetimit të fushës. Efektet e mbetura kur fikni dhe ndizni përsëri fushën ose ndriçoni emetuesin shoqërohen me inercinë e rirregullimit të rajonit të ngarkesës hapësinore për shkak të faktit se kërkohet një kohë e kufizuar për të mbushur kurthet e elektroneve. Koha aktuale e relaksimit varet nga përqendrimi i kurtheve në kampion, temperatura e saj dhe tensioni në emetues. Për mostrat Ge dhe Si me rezistencë të lartë, në varësi të përqendrimit të kurthit, koha e relaksimit varion nga τ≤10‑5 s në τ≈10‑3 s.

Rëndësia praktike e katodave të emetimit të fushës së gjysmëpërçuesve është se në modalitetin e "shterrimit" të elektroneve (rajoni 2 në lakoren e tensionit aktual) është e mundur të merret emetimi i fushës së palëvizshme në kushte vakum jo shumë të mira (p ~ 10 -4 Pa) mbi intervale të gjata kohore (deri në qindra orë). Për shembull, për silikonin e tipit n, u mor një densitet i rrymës së emetimit të fushës së palëvizshme deri në 10 4 A/cm 2.

Emetimi elektronik

emetimi i elektroneve nga sipërfaqja e një trupi të ngurtë ose të lëngshëm. E. e. ndodh në rastet kur, nën ndikimin e ndikimeve të jashtme, një pjesë e elektroneve të trupit fiton energji të mjaftueshme për të kapërcyer pengesën potenciale (Shih Barrierën Potenciale) në kufirin e trupit, ose nëse, nën ndikimin e një fushe elektrike, pengesa e potencialit sipërfaqësor bëhet transparente për një pjesë të elektroneve që kanë energjitë më të larta brenda trupit. E. e. mund të ndodhë kur trupat nxehen (emetimi termionik) , kur bombardohet nga elektrone (emetim sekondar i elektroneve), jone (emetim jon-elektroni) ose fotone (emetim fotoelektroni) . Në kushte të caktuara (për shembull, kur rryma kalon përmes një gjysmëpërçuesi me lëvizshmëri të lartë të elektroneve ose kur një impuls i fortë i fushës elektrike aplikohet në të), elektronet e përcjelljes mund të "nxehen" shumë më tepër se rrjeta kristalore, dhe disa prej tyre mund të largohet nga trupi (emetimi i elektroneve të nxehtë) .

Për të vëzhguar E. e. është e nevojshme të krijohet një fushë elektrike përshpejtuese e jashtme e elektroneve në sipërfaqen e trupit (emiter), e cila "thith" elektronet nga sipërfaqja e emetuesit. Nëse kjo fushë është mjaft e madhe (≥ 10 2 h/cm), atëherë zvogëlon lartësinë e pengesës së mundshme në kufirin e trupit dhe, në përputhje me rrethanat, funksionin e punës (efekti Schottky) , si rezultat i së cilës E. e. rritet. Në fusha të forta elektrike (emetimi i elektroneve 10 7 h/cm) barriera e potencialit sipërfaqësor bëhet shumë e hollë dhe ndodh një "rrjedhje" e elektroneve në tunel përmes saj (emetimi i tunelit) , ndonjëherë quhet edhe emetim në terren. Si rezultat i ndikimit të njëkohshëm të 2 ose më shumë faktorëve, mund të ndodhë emetim termoautoelektronik ose fotoautoelektronik. Në fusha elektrike shumë të forta pulsuese (emetimi i elektroneve 5․10 7 h/cm) emetimi i tunelit çon në shkatërrim (shpërthim) të shpejtë të mikromajave në sipërfaqen e emetuesit dhe në formimin e plazmës së dendur pranë sipërfaqes (Shih Plazma). Ndërveprimi i kësaj plazme me sipërfaqen e emetuesit shkakton një rritje të mprehtë të rrymës elektrike. deri në 10 6 A me një kohëzgjatje pulsi aktual prej disa dhjetërash nsec(emetim eksploziv). Me çdo impuls të rrymës, mikrosasi transferohen (emetimi i elektroneve 10 -11 G) emetojnë substanca në anodë.

Lit.: Dobretsov L.N., Gomoyunova M.V., Emission Electronics, M., 1966; Bugaev S. P., Vorontsov-Velyaminov P. N., Iskoldsky A. M., Mesyats S. A., Proskurovsky D. I., Fursey G. N., Fenomeni i emetimit të elektroneve shpërthyese, në koleksionin: Zbulimet në BRSS 1976 të vitit, M., 197.

T. M. Lifshits.

Enciklopedia e Madhe Sovjetike. - M.: Enciklopedia Sovjetike. 1969-1978 .

Shihni se çfarë është "Emetimi elektronik" në fjalorë të tjerë:

Emetimi i elektroneve është fenomeni i emetimit të elektroneve nga sipërfaqja e një ngurte ose lëngu. Llojet e emisioneve Emetimi termionik Emetimi i elektroneve që rezulton nga ngrohja quhet emetim termionik (TE). Fenomeni i TE... ... Wikipedia

Emetimi i elektroneve nga sipërfaqja e një mjedisi të kondensuar. E. e. ndodh në rastet kur një pjesë e elektroneve të trupit fiton si rezultat i ndikimeve të jashtme. energjia e ndikimit e mjaftueshme për të kapërcyer potencialin. barrierë në kufirin e saj, ose nëse është e jashtme... ... Enciklopedia fizike

Emetimi i elektroneve nga sipërfaqja e një mjedisi të kondensuar. E. e. ndodh në rastet kur një pjesë e elenov trupit fiton si rezultat i jashtëm Ndikon energji të mjaftueshme për të kapërcyer pengesën e mundshme në kufirin e saj, ose nëse është e jashtme... ... Enciklopedia fizike

Emetimi ELEKTRONIK, emetimi i elektroneve nga një lëndë e ngurtë ose e lëngshme nën ndikimin e një fushe elektrike (emetimi i fushës), ngrohja (emetimi termionik), rrezatimi elektromagnetik (emetimi fotoelektroni), rrjedha e elektroneve... ... Enciklopedi moderne

I madh fjalor enciklopedik

Emetimi elektronik- EMISIONI I ELEKTRONIT, emetimi i elektroneve nga një lëndë e ngurtë ose e lëngshme nën ndikimin e një fushe elektrike (emetimi i fushës), ngrohja (emetimi termionik), rrezatimi elektromagnetik (emetimi fotoelektroni), rrjedha e elektroneve... ... Fjalor Enciklopedik i Ilustruar

emetimi elektronik- Emetimi i elektroneve nga sipërfaqja e një materiali në hapësirën përreth. [GOST 13820 77] Temat: Pajisjet me elektrovakum... Udhëzues teknik i përkthyesit

emetimi elektronik- emetimi i elektroneve nga sipërfaqja e një trupi të ngurtë ose të lëngshëm. Emetimi i elektroneve ndodh në rastet kur, nën ndikimin e ndikimeve të jashtme, një pjesë e elektroneve të trupit fiton energji të mjaftueshme për të kapërcyer... ... Fjalor Enciklopedik i Metalurgjisë

Emetimi i elektroneve nga një lëndë e ngurtë ose e lëngshme nën ndikimin e një fushe elektrike (emetimi i fushës), ngrohja (emetimi termionik), rrezatimi elektromagnetik (emetimi fotoelektroni), rrjedha e elektroneve (elektroni sekondar... ... fjalor enciklopedik

Emetimi i elektroneve në vëllim. Në varësi të metodës së ngacmimit, dallohet një gjurmë. bazë Llojet e emetimit të elektroneve: emetimi termionik, emetimi i fotoelektronit (shiko Efekti i jashtëm fotoelektrik), emetimi sekondar i elektroneve, emetimi në terren... Fjalori i madh enciklopedik politeknik

librat

• Emetimi i elektroneve shpërthyese, G. A. Mesyats, ... Kategoria: Elektriciteti dhe magnetizmi
• Emisioni sekondar i elektroneve, I.M. Bronstein, B.S. Fraiman, Libri i kushtohet një prej çështjeve të elektronikës moderne fizike - emetimit sekondar të elektroneve. Metodat e matjes konsiderohen: koeficienti i emetimit sekondar (SE), joelastik dhe elastik... Kategoria: Fizikë e gjendjes së ngurtë. Kristalografia Seria: Biblioteka e Fizikës dhe Matematikës së Inxhinierëve Botuesi:

Vakum kuptohet si gaz ose ajër në një gjendje të rrallimit ekstrem (presion i rendit të ). Vakuumi është një mjedis jopërçues, pasi përmban një sasi të parëndësishme të grimcave elektrikisht neutrale të materies.

Për të marrë rrymë elektrike në një vakum, kërkohet një burim i grimcave të ngarkuara - elektrone - dhe lëvizja e elektroneve në vakum ndodh praktikisht pa përplasje me grimcat e gazit.

Burimi i elektroneve është zakonisht një elektrodë metalike - katoda. Kjo përdor fenomenin e elektroneve që lënë sipërfaqen e katodës brenda mjedisi, i quajtur emetim elektroni.

Elektronet e lira në një metal, në mungesë të një fushe elektrike të jashtme, lëvizin rastësisht midis joneve të rrjetës kristalore.

Oriz. 13-6. Shtresë elektrike e dyfishtë në një sipërfaqe metalike.

Në temperaturën e dhomës, lëshimi i elektroneve nga metali nuk vërehet për shkak të vlerës së pamjaftueshme të energjisë së tyre kinetike. Një pjesë e elektroneve me energjinë më të madhe kinetike, gjatë lëvizjes së tyre, shkon përtej sipërfaqes së metalit, duke formuar një shtresë elektronike, e cila së bashku me shtresën e joneve pozitive të rrjetës kristalore që ndodhet nën të në metal, formon një dyshe. shtresa elektrike (Fig. 13-6). Fusha elektrike e kësaj shtrese të dyfishtë kundërshton elektronet që përpiqen të largohen nga përcjellësi, d.m.th., është frenuese për ta.

Që një elektron të dalë përtej sipërfaqes së metalit, elektronit duhet t'i jepet energji e barabartë me punën që duhet të bëjë për të kapërcyer efektin e frenimit të fushës së shtresës së dyfishtë. Kjo punë quhet funksioni i punës Raporti i energjisë dalëse me ngarkesën e elektronit quhet potencial dalës, d.m.th.

Puna (potenciali) i prodhimit varet nga natyra kimike e metalit.

Vlerat e mundshme të rendimentit për disa metale janë dhënë në tabelë. 13-1.

Tabela 13-1

Në varësi të mënyrës se si energjia shtesë e nevojshme për të dalë nga metali u jepet elektroneve, dallohen llojet e emetimeve: termionike, elektrostatike, fotoelektronike, sekondare dhe nën ndikimin e grimcave të rënda.

Emetimi termionik është fenomeni i largimit të elektroneve nga katoda, i shkaktuar vetëm nga ngrohja e katodës. Kur metali nxehet, shpejtësia e lëvizjes së elektroneve dhe energjia e tyre kinetike rritet dhe numri i elektroneve që largohen nga metali rritet. Të gjithë elektronet që dalin nga katoda për njësi të kohës, nëse largohen nga katoda nga një fushë e jashtme, formojnë një rrymë elektrike emetuese. Me rritjen e temperaturës së katodës, rryma e emetimit në fillim rritet ngadalë, dhe më pas gjithnjë e më shpejt. Në Fig. 13-7 tregon lakoret e densitetit të rrymës së emetimit, d.m.th., rryma e emetimit për njësi sipërfaqe katode, e shprehur në A/cm2, në varësi të temperaturës T për katoda të ndryshme.

Oriz. 13-7. Lakoret e densitetit të rrymës së shkarkimit në varësi të temperaturës për katoda të ndryshme: a - oksid; b - tungsten, i veshur me torium; c - tungsten pa veshje.

Varësia e densitetit të rrymës së emetimit nga temperatura dhe funksioni i punës shprehet me ekuacionin Richardson-Dashman:

ku A është konstanta e emetimit; për metalet është e barabartë me; T është temperatura absolute e katodës, K; - baza e logaritmeve natyrore; - funksioni i punës, eV; - Konstante Boltzmann.

Kështu, densiteti i rrymës së shkarkimit rritet proporcionalisht dhe kështu që për të marrë një rrymë të madhe emetimi, kërkohet një katodë e një materiali me funksion të ulët pune dhe temperaturë të lartë funksionimi.

Nëse elektronet e emetuara nga katoda (elektronet e emetuara) nuk largohen prej saj nga një fushë përshpejtuese e jashtme, atëherë ato grumbullohen rreth katodës, duke formuar një ngarkesë vëllimore negative (re elektronike), e cila krijon një fushë elektrike ngadalësuese pranë katodës, duke penguar më tej. elektronet nga ikja nga katoda.

Emetimi elektrostatik i elektroneve është fenomeni i largimit të elektroneve nga sipërfaqja e katodës, i shkaktuar vetëm nga prania e një fushe të fortë elektrike në sipërfaqen e katodës.

Forca që vepron në një elektron të vendosur në fushe elektrike, është proporcionale me ngarkesën e elektronit dhe fuqinë e fushës F - ee. Me një forcë mjaftueshëm të lartë të fushës përshpejtuese, forcat që veprojnë në elektronin e vendosur në sipërfaqen e katodës bëhen mjaft të mëdha për të kapërcyer pengesën potenciale dhe për të nxjerrë elektronet nga katoda e ftohtë.

Emetimet elektrostatike përdoren në valvulat e merkurit dhe disa pajisje të tjera.

Emetimi i fotoelektronit është fenomeni i çlirimit të elektroneve, i cili shkaktohet vetëm nga veprimi i rrezatimit të përthithur nga katoda dhe nuk shoqërohet me ngrohjen e saj. Në këtë rast, elektronet katodë marrin energji shtesë nga grimcat e dritës - fotonet.

Energjia rrezatuese emetohet dhe absorbohet në pjesë të caktuara - kuante. Nëse energjia kuantike, e përcaktuar nga produkti i frekuencës konstante të rrezatimit të Planck-ut v, d.m.th., është më e madhe se funksioni i punës për materialin e një katode të caktuar, atëherë elektroni mund të largohet nga katoda, d.m.th., do të ndodhë emetimi i fotoelektronit.

Emetimi i fotoelektronit përdoret në qelizat fotovoltaike.

Emetimi sekondar i elektroneve është fenomeni i lëshimit të elektroneve dytësore, i shkaktuar vetëm nga ndikimet e elektroneve parësore në sipërfaqen e një trupi (përçues, gjysmëpërçues). Elektronet fluturuese, të quajtura elektrone parësore, ndeshen me një përcjellës gjatë rrugës, e godasin atë, depërtojnë në shtresën e saj sipërfaqësore dhe i japin një pjesë të energjisë së tyre elektroneve të përcjellësit. Nëse energjia shtesë e marrë nga elektronet gjatë goditjes është më e madhe se funksioni i punës, atëherë këto elektrone mund të largohen nga përcjellësi.

Emetimi sekondar i elektroneve përdoret, për shembull, në tubat fotoshumësues për të përforcuar rrymën.

Emetimi sekondar mund të vërehet në tubat vakum në të cilët anoda është e ekspozuar ndaj elektroneve që fluturojnë nga katoda. Në këtë rast, elektronet dytësore mund të krijojnë një kundërvënie ndaj asaj "pune", duke përkeqësuar funksionimin e llambës.

Emetimi i elektroneve nën ndikimin e grimcave të rënda është fenomeni i lëshimit të elektroneve, i shkaktuar vetëm nga ndikimet e joneve ose atomeve (molekulave) të ngacmuara në sipërfaqen e një trupi - një elektrodë. Ky lloj emetimi është i ngjashëm me emetimin sekondar të elektroneve të diskutuar më sipër.