WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 


«ИЗУЧЕНИЕ ТЕРМОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИСИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТЫ ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ МЕТАЛЛА Цель работы: изучение термоэлектронной эмиссии и определение работы ...»

РАБОТА 6

ИЗУЧЕНИЕ ТЕРМОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИСИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТЫ

ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ МЕТАЛЛА

Цель работы: изучение термоэлектронной эмиссии и определение работы выхода

электронов из металла.

Введение

Явление испускания электронов с поверхности вещества в окружающее пространство

называется электронной эмиссией. Электрод электронного прибора, являющийся

источником электронной эмиссии, называется катодом или эмиттером.

Для изготовления эмиттеров требуются вещества, в которых достаточно много слабосвязанных электронов. К таким веществам относятся металлы (в 1 см3 при 20 °С около 1022 электронов проводимости). Однако при обычных условиях электроны не покидают металл, т.к. на границе металл-вакуум (или газ) существует потенциальный барьер (рис. 6.1). На рис. 6.1 Рис. 6.1. отенциальный барьер на представлено распределение потенциала на границе металл-вакуум.

границе металл-вакуум. о оси абсцисс расстояние от поверхности металла (в направлении, перпендикулярном к поверхности), по оси ординат величина энергии электронов W в соответствующих точках пространства (направление вверх от нуля соответствует отрицательным значениям потенциала).

В левой части рисунка (т.е. внутри металла) показаны допустимые энергии электронов, находящихся в междуатомном пространстве (Wj -максимальная их энергия).

Для того чтобы электрон покинул металл, его энергия должна быть больше глубины потенциальной ямы Wa.

Распределение электронов по энергиям в металле подчиняется распределению ФермиДирака:

Здесь dn - число электронов с энергией в интервале (W, W+ ),

– постоянная Больцмана T - термодинамическая температура в кельвинах.

Из распределения (рис. 6.2) следует, что только незначительная часть электронов в металле обладает энергиями, большими значения — параметра данного материала, называемого энергией уровня Ферми, причем.

В общем случае энергия, необходимая для переноса в Рис. 6.2. Распределение электронов по бесконечность электрона, находящегося энергиям в металле.

в исходном положении на уровне Ферми в данном интервале, называется работой выхода (e- заряд электрона потенциал выхода).

В зависимости от того, каким способом сообщается электронам дополнительная энергия для преодоления потенциального барьера (нагревание, облучение, бомбардировка электронами и др.) различают несколько видов электронной эмиссии: термоэлектронную, фотоэлектронную, вторичную и др.

Термоэлектронная эмиссия — испускание электронов с поверхности нагретого тела в окружающее пространство. Для большинства веществ термоэлектронная эмиссия наблюдается при температурах, значительно более высоких, чем комнатная (для получения эмиссии заметной величины большинство металлов необходимо нагревать до температур 2000-2500 К).

ри комнатной температуре число электронов, обладающих энергией, которая достаточна для выхода из металла, незначительна (кривая на рис. 6.2). ри нагревании металла количество таких электронов резко возрастает (кривая на рис. 6.2) и возникает заметная термоэлектронная эмиссия.

Зависимость плотности тока термоэлектронной эмиссии от температуры определяется по формуле Ричардсона-Дэшмена:

, (6.1)

–  –  –

— вероятность преодоления электронами потенциального барьера ) содержит универсальные константы и по величине отличается для разных металлов.





Из уравнения (6.1) видно, что ток термоэлектронной эмиссии возрастает с температурой по экспоненте. Кроме того, он зависит от величины работы выхода материала эмиттера и состояния его поверхности. рибором, с помощью которого изучается термоэлектронная эмиссия, может служить электронная лампа — диод. рибор имеет коаксиальную цилиндрическую систему электродов: разогреваемый проволочный катод — источник электронов и коллектор электронов – анод. Электроды помещаются в баллон, из которого затем откачивается воздух до давления около а.

Если катод нагреть до достаточно высокой температуры, с его поверхности начнётся термоэлектронная эмиссия.

Кривая, выражающая зависимость тока термоэлектронной эмиссии от температуры, называется эмиссионной характеристикой. В готовых электронных приборах температуру катода непосредственно невозможно, но можно измерить ток или напряжение накала. оэтому в качестве эмиссионной характеристики используется кривая, выражающая зависимость или (рис.6.3). На этом же рисунке показана также и накальная кривая.

Эмиссионную характеристику снимают при достаточно большом потенциале анода, обеспечивающем попадание всех эмитируемых электронов на анод. В противном случае около катода образуется отрицательный пространственный заряд и часть электронов, вылетающих из катода, возвращаются обратно к катоду.

Кривая, выражающая зависимость тока в анодной цепи от анодного напряжения (напряжение между анодом и катодом)называется анодной характеристикой диода. На рис. 4 показано семейство анодных характеристик диода для нескольких температур катода, задаваемых напряжением накала. Цифрой 1 отмечен режим пространственного

–  –  –

насыщения (, так как все эмитируемые с катода электроны попадают на анод). В режиме насыщения анодный ток возрастает лишь незначительно за счёт электронов, вырываемых из металла электрическим полем (эффект Шотки). В данной работе будем считать, что в режиме насыщения Рис.3. Характеристики термоэлектронного Рис.4. Анодные характеристики диода с катода: 1 — эмиссионная, 2 — накальная. вольфрамовым катодом.

Выше было указано, что плотность тока термоэлектронной эмиссии (тока насыщения) зависит от температуры катода и от работы выхода электронов.

Так как ток насыщения пропорционален плотности тока насыщения, то формулу (6.1) можно переписать в виде:

. (6.2) Разделив в формуле (2) обе части на и прологарифмировав полученное выражение, получим:

. (6.3)

–  –  –

2. ри отключенном источнике питания анодной цепи снять накальную характеристику термоэлектронного катода. Экспериментальные данные занести в табл. 6.2.

Значения и берутся с индикаторов источника питания нити накала. осле каждого изменения подождите 1 мин., пока не установится значение.

–  –  –

режиму насыщения (для используемого диода ) снять эмиссионную характеристику катода. одождите 4-5 мин. Эмиссионная характеристика начинается не из начала координат (см. рис. 6.3): катод должен разогреться прежде чем начнется эмиссия. осле каждого изменения подождите 1-2 мин., пока не установится

–  –  –

работу выхода электронов из вольфрама в электрон-вольтах, где k = 0,86 10 эВ/К постоянная Больцмана; — угол наклона прямой к оси абсцисс.

8. Сравнить полученное значение работы выхода для вольфрама с табличным значением:

= 4,63 эВ.

9. Написать заключение.

–  –  –

1. Что такое электронная эмиссия? Назовите основные виды электронной эмиссии.

2. Что такое уровень Ферми?

3 Что такое работа выхода электрона из металла? В каких единицах она измеряется?

4. Что такое термоэлектронная эмиссия?

5. Напишите уравнение для плотности тока термоэлектронной эмиссии.

6. Нарисуйте эмиссионную характеристику термоэлектронного катода. очему она начинается не из начала координат?

Нарисуйте накальную характеристику термоэлектронного катода. очему она 7.

нелинейна?

8. Нарисуйте анодные характеристики диода для разных температур катодаРасскажите об эффекте Шоттки.




Похожие работы:

«Кубок России по спортивному туризму на пешеходных дистанциях в закрытых помещениях Всероссийские соревнования по туризму на пешеходных дистанциях в закрытых помещениях 4 10 февраля 2015 года Красноярский край, г. Зеленогорск ОБЩИЕ УСЛОВИЯ Соревнования проводятся в соответствии с "Регламентом проведения соревнований по 1. группе дисциплин...»

«178 8. Обеспечение деятельности Счетной палаты / 2015 С Ч Е Т Н А Я П А Л АТА РО СС И Й С К О Й Ф Е Д Е РА Ц И И / ГОДО В О Й ОТ Ч Е Т Для осуществления и обеспечения контрольной, экспертно-аналитической и иной деятельности в Счетной палате сформирован аппарат Счетной палаты. В соответствии со стат...»

«И. Я. ДЕМЬЯНОВ ТЕХНИКА ГРЕБЛИ Игорь Янович Демьянов, Заслуженный тренер СССР, Заслуженный мастер спорта СССР, один из сильнейших гребцов послевоенных лет, пятикратный чемпион СССР, в том числе четырежды на одиночке. Как тренер, воспитал и подготовил 10 Заслуженных мастеров спорта СССР, 20 Мастеров спорта Междунаро...»

«тно-логистического рынка Республики Беларусь / Ю. В. Мелешко [Электронный pe·I суре] Режим доступа : http: //rep.bntu.by/ 7. Ьitstream/handle/dat a/176 8 2/91.pdf?sequence= 1. Дата доступа : 12.03.2016.8. Шишло, С. В Андросик, Ю. Н. Теоретико-методологические основы ф...»

«Радость открытий! Рекомендации по предоставлению информации о службе доставки Logibox. Уважаемые партнеры! Благодарим вас, что решили сотрудничать с компанией Logibox и теперь ваши покупатели смогут оценить все преимущества новой удобной услуги доставки с помощью сети автоматических...»

«ПРИКАЗ ПРЕДСЕДАТЕЛЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО КОМИТЕТА РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ПО ОХРАНЕ ПРИРОДЫ ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ИНСТРУКЦИИ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ИНВЕНТАРИЗАЦИИ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И НОРМИРОВАНИЮ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН (Собрание законодательс...»

«ТЕХНОЛОГИЯ ПОДГОТОВКИ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРЕЗЕНТАЦИЙ PowerPoint — это программное обеспечение, позволяющее создавать материалы, которые могут быть представлены с помощью проектора. Использование этих материалов для представления отчета называется П Р Е З Е Н Т А Ц И Е Й. Используя PowerPoint, можно создавать изображения на эк...»

«СИСТЕМА УЧЕТА ПАССАЖИРОВ – ИНСТРУМЕНТ ПОВЫШЕНИЯ ОКУПАЕМОСТИ ГОРОДСКОГО ПАССАЖИРСКОГО АВТОТРАНСПОРТА Сидоров В. М., руководитель Пассажирского автотранспортного предприятия г. Красноярска Жицкий В. Е., главный инженер НТФ "Микроникс", г. Омск С приходом в сферу городских пассажирских перевозок част...»

«'К JLUI/-летию со дня рождения КА. НЕКРАСОВА РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ РУССКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ (ПУШКИНСКИЙ ДОМ) НЕКРАСОВСКИЙ СБОРНИК ХІП САНКТ-ПЕТЕРБУРГ НАУКА lib.pushkinskijdom.ru УДК...»








 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.