Большая Советская энциклопедия II

ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ

Ричардсона эффект, испускание электронов нагретыми телами (твёрдыми, реже — жидкостями) в вакуум или в различные среды. Впервые исследована О. У. Ричардсоном в 1900— 1901. Т. э. можно рассматривать как процесс испарения электронов в результате их теплового возбуждения. Для выхода за пределы тела (эмиттера) электронам нужно преодолеть Потенциальный барьер у границы тела; при низких температурах тела количество электронов, обладающих достаточной для этого энергией, мало; с увеличением температуры их число растет и Т. э. возрастает (см. Твёрдое тело).
Главной характеристикой тел по отношению к Т. э. является величина плотности термоэлектронного тока насыщенияjo(рис. 1) при заданной температуре. При Т. э. в вакуум однородных (по отношению к работе выхода (См. Работа выхода)) эмиттеров в отсутствии внешних электрических полей величинаj0определяется формулой Ричардсона — Дэшмана:
. (1)
ЗдесьА —постоянная эмиттера (для металлов в модели свободных электронов Зоммерфельда: А = А0= 4πek2m/h3=120,4а/К2см2, гдее— заряд электрона,m —его масса,k —Больцмана постоянная, h —Планка постоянная), Т —температура эмиттера в К,r̅—средний для термоэлектронов разных энергий коэффициент отражения от потенциального барьера на границе эмиттера;eφ—работа выхода. Испускаемые электроны имеют Максвелла распределение начальных скоростей, соответствующее температуре эмиттера.
При Т. э. в вакуум электроны образуют у поверхности эмиттера объёмный заряд, электрическое поле которого задерживает электроны с малыми начальными скоростями. Поэтому для получения тока насыщения между эмиттером (катодом) и коллектором электронов (анодом) создают электрическое поле, компенсирующее поле объёмного заряда. Нарис. 1показан вид вольтамперной характеристики вакуумного диода с термоэлектронным катодом. Плотность тока насыщенияj0достигается при разности потенциаловV0,величина которой определяется Ленгмюра формулой (См. Ленгмюра формула). ПриV<V0ток ограничен полем объёмного заряда у поверхности эмиттера. Слабое увеличениеjприV>V0связано с Шотки эффектом.Рис. 1показывает, что термоэлектронный ток может протекать и в отсутствии внешних эдс. Это указывает на возможность создания вакуумных термоэлектронных преобразователей тепловой энергии в электрическую. Во внешних электрических полях с напряжённостьюЕ≥ 106— 107в/смк Т. э. добавляется Туннельная эмиссияи Т. э. переходит в термоавтоэлектронную эмиссию.
Величинуφдля металлов (См. Металлы) и собственных полупроводников (См. Полупроводники) можно считать линейно зависящей отТв узких интервалах температур ΔTвблизи выбранногоT0:φ(T) =φ(T0) +α(T—T0),гдеα— температурный коэффициентφв рассматриваемом интервале температур ΔT. В этом случае формула (1) может быть написана в виде:
j0=ApT2ехр (—еφр/кТ),(2)
гдеAp=А(1—r̅) ехр (—eα/k) называется ричардсоновской постоянной эмиттера (однородного по отношению к работе выхода);еφр= φ(Т0) — αT0;еφ0называется ричардсоновской работой выхода. Так как в интервале температур отТ= 0 доТ=Т0αне сохраняет постоянной величины, то ричардсоновская работа выхода отличается от истинной работы выхода электронов при температуреТ= 0 К. ВеличиныApиеφрнаходят по прямолинейным графикам зависимости: In (j0/T2) =f(1/T)(графикам Ричардсона). У примесных полупроводников зависимость φ(T) более сложная, и формула дляj0отличается от (2).
Чтобы исключить входящие в формулу (1) неизвестные для большинства эмиттеров величиныАиr̅,зависящие не только от материала эмиттера, но и от состояния его поверхности (определяются экспериментально), формулу приводят к виду:
j = A0T2exp [—eφпт(Т)/кТ]. (3)
Работа выходаеφпт(Т) мало отличается по величине от истинной работы выхода эмиттераeφ(T), но легко определяется по измеренным величинамj0иТ;её называют работой выхода по полному току эмиссии. Величинаеφпт(Т) является единственной характеристикой термоэмиссионных свойств эмиттера, и её знания достаточно для нахожденияj0(T) (рис. 2).
Однородными по φ эмиттерами являются грани идеальных монокристаллов как чистые, так и покрытые однородными плёнками др. вещества. Большинство употребляемых в практике эмиттеров не однородны, а состоят из «пятен» с различными φ (эмиттеры поликристаллического строения; со структурными дефектами; двухфазные плёночные и др.). Контактные разности потенциалов (См. Контактная разность потенциалов)между пятнами приводят к появлению над эмиттирующей поверхностью контактных полей пятен. Эти поля создают дополнительные барьеры для эмиссии электронов с пятен, где работа выхода меньше, чем средняя по поверхности, и вызывают аномальный эффект Шотки. Для описания Т. э. неоднородных эмиттеров в формулу (1) вводят усреднённые эмиссионные характеристики.
Для получения токов больших плотностей, постоянных во времени, требуются эмиттеры с малымиφи с большими теплотами испарения (См. Теплота испарения) материала; в ряде случаев к термоэлектронным эмиттерам предъявляются специальные требования (химическая пассивность, коррозионная стойкость и др.). Высокой термоэмиссионной способностью обладают так называемые эффективные катоды (оксиднобариевые, оксидноториевые, гексабориды щелочноземельных и редкоземельных металлов и др.) и некоторые металлоплёночные катоды (например, тугоплавкие металлы с плёнкой щелочных, щёлочноземельных и редкоземельных металлов).
Т. э. лежит в основе действия многих электровакуумных и газоразрядных приборов и устройств.
Лит.:Рейман А. Л., Термоионная эмиссия, пер. с англ., М.— Л., 1940; Гапонов В. И., Электроника, т. 1, М., 1960; Добрецов Л. Н., Гомоюнова М. В., Эмиссионная электроника, М., 1966; Кноль М., Эйхмейер И., Техническая электроника, пер. с нем., т. 1, М., 1971; Херинг К., Николье М., Термоэлектронная эмиссия, пер. с англ., М., 1950; 3андберг Э. Я., Ионов Н. И., Поверхностная ионизация, М., 1969; Фоменко В. С., Эмиссионные свойства материалов, К., 1970.
Э. Я. Зандберг.
Рис. 1. Зависимость плотности тока j термоэлектронного тока от разности потенциалов V, приложенной между эмиттером и коллектором электронов (вольтамперная характеристика).
Рис. 2. Плотность термоэлектронного тока насыщения при различных температурах и работах выхода eφ, определяемых по полному току термоэлектронной эмиссии.

  1. термоэлектронная эмиссия—испускание электронов нагретыми тврдыми реже жидкими телами происходящее в результате теплового возбуждения электронов в этих телах наз. эмиттерами. Колво электронов выле...Большой энциклопедический политехнический словарь
  2. термоэлектронная эмиссия—испускание электронов нагретыми твердыми теламиили жидкостями эмиттерами. Термоэлектронную эмиссию можно рассматриватькак испарение электронов из эмиттера. В большинстве ...Большой энциклопедический словарь II
  3. термоэлектронная эмиссия—ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ испускание электронов нагретыми твердыми телами или жидкостями эмиттерами. Термоэлектронную эмиссию можно рассматривать как испарение электронов ...Большой энциклопедический словарь III
  4. термоэлектронная эмиссия—ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ эмиссия испускание электронов нагретыми твердыми телами или жидкостями эмиттерами. Термоэлектронную эмиссию можно рассматривать как испарение электронов...Большой Энциклопедический словарь V
  5. термоэлектронная эмиссия—испускание электронов нагретыми тв. телами или жидкостями эмиттерами. Т. э. можно рассматривать как испарение электронов при их тепловом возбуждении. В большинстве случае...Естествознание. Энциклопедический словарь
  6. термоэлектронная эмиссия—Электронная эмиссия обусловленная исключительно тепловым состоянием температурой твердого или жидкого тела испускающего электроны....Метеорологический словарь
  7. термоэлектронная эмиссия—ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯstrong испарение ЭЛЕКТРОНОВ с поверхности вещества при его нагреве....Научно-технический энциклопедический словарь
  8. термоэлектронная эмиссия—термоэлектронды эмиссия...Орысша-қазақша «Электроника, радиотехника және байланыс» терминологиялық сөздік
  9. термоэлектронная эмиссия—mission thermolectronique [thermoionique]...Политехнический русско-французский словарь
  10. термоэлектронная эмиссия—Edison effect Richardson effect thermionic emission...Русско-английский машиностроительный словарь
  11. термоэлектронная эмиссия—Edison effect Richardson effect filament emission thermal electron [thermionic] emission...Русско-английский политехнический словарь
  12. термоэлектронная эмиссия—thermionic emission thermal electron emission...Русско-английский словарь по физике
  13. термоэлектронная эмиссия—Edison effect Richardson effect thermal electron emission thermionic emission...Русско-английский словарь по электронике
  14. термоэлектронная эмиссия—thermoelektrische Emission thermische Elektronenemission Glhelektronenemission Glhemission Thermoemission...Русско-немецкий политехнический словарь
  15. термоэлектронная эмиссия—thermische Elektronenemission thermoelektrische Emission Thermoemission...Русско-немецкий словарь по химии и химической технологии
  16. термоэлектронная эмиссия—thermische Elektronenemission thermoelektrische Emission Thermoemission...Русско-немецкий химический словарь
  17. термоэлектронная эмиссия—термоелектронна емся...Русско-украинский политехнический словарь
  18. термоэлектронная эмиссия—effet thermolectronique mission thermolectronique...Русско-французский словарь по химии
  19. термоэлектронная эмиссия—tepeln emise elektron...Русско-чешский словарь
  20. термоэлектронная эмиссия—термоэлектронная эмиссия см.em термо. электрон. эмиссия фаз. испускание электронов сильно нагретыми твердыми или жидкими телами. Новый словарь иностранных слов. by EdwA...Словарь иностранных слов русского языка
  21. термоэлектронная эмиссия—ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ испускание электронов нагретыми твердыми телами или жидкостями эмиттерами . Термоэлектронную эмиссию можно рассматривать как испарение электронов...Современный энциклопедический словарь
  22. термоэлектронная эмиссия—испускание электронов нагретыми телами эмиттерами в вакуум или др. среду. Выйти из тела могут только те электроны энергия крых больше энергии покоящегося вне эмиттера эле...Физическая энциклопедия
  23. термоэлектронная эмиссия—испускание элнов нагретыми телами эмиттерами в вакуум или др. среду. Выйти из тела могут только те элны энергия крых больше энергии элна покоящегося вне тела см. РАБОТА В...Физическая энциклопедия
  24. термоэлектронная эмиссия—ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯиспускание электронов нагретой поверхностью. Еще до было известно что вблизи нагретых твердых тел воздух теряет свое обычное свойство плохого про...Энциклопедия Кольера II