Ток в вакууме

Ток в вакууме
Вакуум
Отсутствие какого-либо вещества, как
следствие отсутствие свободных
зарядов.
Необходимо их как-то организовать.
Свободные заряды
Из положительного электрода – анода
можно взять только положительные
заряды – ионы, но это означает разрыв
кристаллической решётки металла, что
невозможно.
Свободные заряды
Из отрицательного электрода – катода
можно взять отрицательные заряды –
электроны, которые находятся в
металле в виде электронного газа.
Эмиссия
Выход электронов из металла в вакуум
называется электронной эмиссией.
e
e
e
e
Катод
Необходимое условие эмисии
Для того чтобы электрон вышел из
металла ему необходимо передать для
этого энергию, называемую работой
выхода.
В зависимости, как передаётся эта
энергия подразделяются разные виды
эмиссии.
1. Термоэлектронная эмиссия
Энергия передаётся нагреванием катода.
e
e
e
e
Катод
2. Фотооэлектронная эмиссия
Энергия передаётся освещением катода.
e
Катод
3. Вторичноэлектронная
эмиссия
Энергия передаётся электроном при ударе о
катод.
e
e
Катод
4. Автоэлектронная Эмиссия
Электроны вырываются из катода очень сильным
электрическим полем, проникающим в металл
e
e
e
e
E
Катод
Рассмотрим термо и фото
электронные эмиссии
При выходе электронов из катода вблизи
катода образуется пространственный
заряд из вышедших электронов.
e
e
e
e
e
e
e
Катод
Рассмотрим термо и фото
электронные эмиссии
При выходе электронов из катода вблизи
катода образуется пространственный
заряд из вышедших электронов.
e
e
e
e
e
e
e
Катод
Рассмотрим термо и фото
электронные эмиссии
Этот заряд мешает выходу новых
электронов
e
e
e
e
e
e
e
Катод
Рассмотрим термо и фото
электронные эмиссии
Электрическое поле
1. Увеличивает скорость элекронов по направлению к аноду
2. Уводит электроны, уменьшая пространственный заряд
Ток растёт сильнее, чем линейная зависимость
I
e
E
e
e
e
e
e
Катод
U
Рассмотрим термо и фото
электронные эмиссии
При больших напряжениях пространственный заряд полностью
рассасывается и все съэмитированные электроны сильным
полем переносятся мгновенно на анод. Ток перестаёт расти.
E
I
e
e
e
e
U
Катод
Анод
Вывод
При фотоэлектронной и
термоэлектронной эмиссиях
1. Носители заряда – электроны
2. Процесс образования носителей
заряда – электронная эмиссия
3. Закон Ома не выполняется