PHÁT XẠ NHIỆT ĐIỆN TỬ
Download
1 / 22

- PowerPoint PPT Presentation


  • 126 Views
  • Uploaded on

PHÁT XẠ NHIỆT ĐIỆN TỬ. PHẠM THANH TÂM. Dịch tiếng anh chuyên nghành trực tuyến: http://www.mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_nghanh.html Học liệu mở: http://www.mientayvn.com/OCW/MIT/Vat_li.html. NỘI DUNG TRÌNH BÀY: GIỚI THIỆU LÝ THUYẾT. Lực ảnh điện của Schottky:

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about '' - nathan-serrano


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

Ph t x nhi t i n t


Ph t x nhi t i n t

  • Lực ảnh điện của Schottky:

  • Phương trình phát xạ nhiệt điện tử của kim loại. Định luật Richardson

  • Sự phân bố theo vận tốc của nhiệt điện tử phát xạ

  • Ảnh hưởng của trường đối với dòng phát xạ

  • Ảnh hưởng điện tích không gian với dòng phát xạ


Ph t x nhi t i n t

1. GIỚI THIỆU

Năm 1873: Frederick Guthrie (Anh): khi đang làm việc với các quả cầu điện tích ông phát hiện ra rằng: Quả cầu sắt mang điện tích âm khi nung nóng sẽ mất điện tích của chúng (bằng cách nào đó chúng đã bay vào không gian)


Ph t x nhi t i n t

Hiệu ứng trên đã được phát hiện lại vào ngày 13-02-1880 bởi Thomas Edison trong khi đang cố tìm lý giải nguyên nhân làm cho giá đỡ của sợi dây tóc bóng đèn lại lai bị cháy đen

+ Ông cho lá kim loại tích điện âm hơn sợi dây  không có dòng do phát xạ của lá kim loại rất thấp

+ Tiến hành ngược lại  xuất hiện dòng điện từ sợi dây đến lá kim loại

+ Ông thấy rằng dòng càng tăng khi tăng điện thế

Hiệu ứng Edison


Ph t x nhi t i n t

1911: nhà vật lý người anh vào ngày 13-02-1880 bởi Owen Willans Richardson đã giải thích được hiện tượng trên và nhận giải Nobel vào năm 1928

 Hằng số Richardson

2 thông số quan trọng trong việc phát xạ nhiệt của cathode là:

+ Năng lượng làm việc W ( thấp nhất có thể)

+ Nhiệt độ cathode

Ta (4.1eV, 2680K), W(4.5eV, 2860K)

Cesium (2eV, 320K), BaO có tính chất tốt hơn (1eV; 1000K) dùng để phủ lên bề mặt


Ph t x nhi t i n t

x vào ngày 13-02-1880 bởi

x

2. LÝ THUYẾT

  • Lực ảnh điện của Schottky (mirror-image force):

+ Kim loại chứa khoảng 1023 điện tử /cm3

+ Schottky thấy rằng có một lực tại bề mặt ngăn cản e bay ra khỏi kim loại

(CGS)

Bề mặt

+ Schottky giả thiết 2 lớp điện đó như một tụ điện phẳng có khoảng cách a

-

+


Ph t x nhi t i n t

+ Khi đó, cường độ trường có thể xem như là không đổi trong khoảng cách từ 0 đến a

+ Công của điện tử cần để thoát khỏi điện tử

+ Chỉ có những điện tử nào có động năng vượt qua rào thế trên mới có thể thoát khỏi kim loại

a , W0 : ?


Ph t x nhi t i n t

+ Phân bố Fermi-Dirac

 Xác suất lấp đầy của điện tử trong trạng thái có mức năng lượng W, vớiεF là năng lượng mức Fermi.

Hàm phân bố theo vận tốc:

Gọi vx là thành phần vận tốc có hướng vuông góc với bề mặt kim loại, thì số điện tử đập lên một đơn vị điện tích bề mặt trên một giây là:


Ph t x nhi t i n t

Để tìm mật độ trạng thái theo v loại. Định luật Richardsonx, ta lấy tích phân 2 lớp biểu thức trên theo dvy và dvz từ -∞ đến +∞

Ta tiếp tục đặt


Ph t x nhi t i n t

Kết quả ta có: loại. Định luật Richardson

Thế vào:

Ta được:

Đây chính là số điện tử có năng lượng từ Wx đến Wx+dWx từ trong kim loại đi đến một đơn vị diện tích bề mặt trên một giây theo hướng x vuông góc với bề mặt


Ph t x nhi t i n t

Là trị trung bình của hệ số truyền qua loại. Định luật Richardson

Do vậy mật độ dòng phát xạ

Là công thoát hiệu dụng

phương trình Richardson


Ph t x nhi t i n t

+ Phân bố Fermi-Dirac

Đối với những điện tử có vận tốc lớn thì ta có:

Fermi-Dirac Boltzmanm


Ph t x nhi t i n t

Và số điện tử thoát ra khỏi kim loại bằng: phát xạ

Gọi là các thành phần vận tốc của điện tử khi thoát khỏi kim loại:

Khi đó chỉ có thành phần ux là thay đổi


Ph t x nhi t i n t

Công của lực điện tử để vượt qua lực cản

Công của điện tử phải chống lại lực cản của lực ảnh điện sẽ giảm một lượng:


Ph t x nhi t i n t

Công thoát hiệu dụng khi có mặt điện trường ngoài là:

Đối với diode phẳng ta có

Độ dốc của đường thẳng tỉ lệ nghịch với nhiệt độ

Do vậy, nếu muốn dòng phát xạ nhiệt tăng ta có thể không cần nung nóng cathode quá cao mà chỉ cần tăng điện thế Vb lên. Điều này rất có lợi cho các cathode không chịu được nhiệt độ cao.


Ph t x nhi t i n t

- ngoài là:

-

-

-

-

-

-

-

-

  • Ảnh hưởng điện tích không gian với dòng phát xạ

Điện tích không gian sẽ cảm ứng những điệnt tích dương với mật độ như nhau tại 2 điện cực

+

+

+

++++++

+

+

+

++++++

ε0(x) là hàm liên tục nên sẽ bằng 0 tại vị trí xm nào đó

K

A

DTKG gây ra rào thế năng ngăn cản sự phát xạ của chúng

DTKG tồn tại ngay cả khi đtrường ngoài εB=0


Ph t x nhi t i n t

- ngoài là:

-

-

-

-

-

+

+

+

++++++

+

+

+

++++++

-

-

-

K

A

Khi đtrường ngoài εB ≠ 0:

Cường độ điện trường của điện tích không gian

Thế của trường điện tích không gian

Nếu đtrường ngoài là gia tốc điện tử thì trường tổng hợp ε(0) vẫn có thể âm, dương hoặc bằng 0


Ph t x nhi t i n t

- ngoài là:

-

-

-

-

-

+

+

+

++++++

+

+

+

++++++

-

-

-

K

A

Chế độ dòng bão hòa

Chế độ giới hạn dòng điện

Chế độ dòng bão hòa


Ph t x nhi t i n t

Trường hợp tương ứng với một giá trị V*B phân biệt VB thành 2 miền rõ rệt

Khi j = js thì

Tính toán định lượng:

PT Poisson

PT mđ dòng

Bảo toàn năng lượng

Đối với điện cực phẳng

Dạng của đường đặc trưng volt-Ampe của diod phẳng khi


Ph t x nhi t i n t

Độ dốc của đường đặc trưng V-A đối với j một giá trị V*s cho trước sẽ giảm khi d tăng

Hay với js cho trước thì V*B tăng khi d tăng

(Tham khảo đối với điện cực hình trụ và hình cầu)

KẾT LUẬN:

+ Lực ảnh điện schottky: để phát xạ, điện tử phải thực hiện một công A ≥ W0

+ phương trinh Richardson: dòng phát xạ tỉ lệ thuận với bình phương nhiệt độ cung cấp cho cathode


Ph t x nhi t i n t

+ Dưới tác động của điện trường thi công cần thiết để điện tử phát xạ giảm đi một lượng,

Tương ứng với dòng phát xạ tăng thêm một lượng

+ Khi có điện tử phát xạ thì ngay lập tức sẽ có tường của điện tích không gian tác động làm cả trở dòng phát xạ đó

+ Khi trường ngoài cân băng với trường của điện tích không gian thì ta có dòng phát xạ bão hòa  đường được trưng Volt-Ampe

Các phương pháp làm tăng dòng phát xạ điện tử


ad