Эмиссия электронов. Термоэлектронная эмиссия. Электронные лампы. Ламповый выпрямитель. Сеточная характеристика лампы. Ток в газах.

ЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ– испускание электронов поверхностью твердого тела или жидкости. Чтобы электрон покинул конденсированную среду в вакууме или газе, должна быть затрачена энергия, которую называют работой выхода. Зависимость потенциальной энергии электрона от координаты на границе эмиттера и вакуума (или иной среды) называют потенциальным барьером. Его и должен преодолеть электрон, выходя из эмиттера

Термоэлектро́ннаяэми́ссия (эффект Ричардсона, эффект Эдисона) — явление испускания электронов нагретыми телами. Концентрация свободных электронов в металлах достаточно высока, поэтому даже при средних температурах вследствие распределения электронов по скоростям (по энергии) некоторые электроны обладают энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера на границе металла. С повышением температуры число электронов, кинетическая энергия теплового движения которых больше работы выхода, растет, и явление термоэлектронной эмиссии становится заметным.

Электро́ннаяла́мпа, радиола́мпа — электровакуумный прибор (точнее, вакуумный электронный прибор), работающий за счёт управления интенсивностью потока электронов, движущихся в вакууме или разрежённом газе между электродами.

АНОДНО-СЕТОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА – графическое изображение зависимости анодного тока электронной лампы от величины электрического напряжения на управляющей сетке при неизменном анодном напряжении. Зависимость I_a = f(U_c1) изображается в прямоугольных координатах. По оси ординат откладывается значение анодного тока, абсцисс – напряжения на сетке. Анодно-сеточные характеристики представляют собой семейство кривых I_a =f(U_c1) для различных значений анодного напряжения.

Если на два электрода, разделённых газовым промежутком, подать напряжение, то ток в общем случае не пойдёт, так как поле есть, а свободных зарядов нет, газ состоит из нейтральных молекул. Для того, чтобы из этих молекул образовались свободные заряды - положительные ионы и электроны, необходим внешний ионизатор, например, ультрафиолетовая лампа. Излучение такой лампы производит ионизацию части молекул газа, возникает электрический ток. Ионы движутся к аноду, электроны - к катоду. Разряд такого типа, то есть с внешним ионизатором, называется несамостоятельным газовым разрядом.

Если же свободные заряды образуются в газе в процессе самого разряда, без внешней помощи, разряд называется самостоятельным. Например, если в описанном выше несамостоятельном разряде повышать напряжение, кинетической энергии ионов, "бомбардирующих" катод, может оказаться достаточно для выбивания из катода вторичных электронов, которые, набирая энергию в поле, способны произвести ионизацию молекул газа при столкновениях с ними. Несамостоятельный разряд перейдёт в самостоятельный, внешний ионизатор уже будет не нужен.

Самостоятельные газовые разряды классифицируются определённым образом, в зависимости от типа эмиссии на катоде и типа ионизации молекул газа. Подробная классификация достаточно ветвиста, неоднозначна, поэтому, думаю, не стоит в курсе общей физики для нефизиков забивать этим голову.

Зависимость силы тока от напряжения на электродах зависит от типа разряда и является достаточно многообразной.

Б 48

Полупроводники. Собственная проводимость полупроводников. Примесная проводимость полупроводников. p- n – переход. Запирающий слой. Вольт- амперная характеристика полупроводникового диода.

Полупроводни́к — материал, который по своей удельной проводимости занимает промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличается от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и воздействия различных видов излучения. Основным свойством полупроводника является увеличение электрической проводимости с ростом температуры.[1]

СОБСТВЕННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ - проводимость полупроводника, обусловленная электронами, возбуждёнными из валентной зоны в зону проводимости и дырками, образовавшимися в валентной зоне. Концентрации n_i таких (зонных) электронов н дырок равны, и их можно выразить через эфф. плотности состояний в зоне проводимости (N_c)и в валентной зоне (N_v), ширину запрещённой зоны и абс. темп-руТ:

Т. к. проводимость полупроводника пропорциональна концентрации свободных носителей заряда и их подвижности , то в пренебрежении слабыми степенными зависимостями N_c, N_vи от темп-ры для собств. полупроводников можно получить соотношение:

При наличии примесей, обусловливающих примесную проводимостьполупроводника, С. п. можно наблюдать в диапазоне изменения темп-ры полупроводника, в к-ром зависимость линейна. Лит.см. при ст. Полупроводники. И. Л. Бейиихес.

Примесная проводимость полупроводников — электрическая проводимость, обусловленная наличием в полупроводникедонорных или акцепторных примесей.

Примесная проводимость, как правило, намного превышает собственную, и поэтому электрические свойства полупроводников определяются типом и количеством введенных в него легирующих примесей.

ЗАПИРАЮЩИЙ СЛОЙ - тонкий слой на границе контакта полупроводника с металлом или на границе раздела областей с различными типами проводимости, обладающий свойствами односторонней проводимости. При образовании контакта разнородных материалов часть электронов из области с проводимостью n-типа переходит в область p-типа, а часть дырок из p-области переходит в n-область. Это приводит к появлению контактной разности потенциалов и электрического поля, направленного от n-области к p-области. Слой, в котором действует электрическое поле, лишается носителей заряда (электроны выталкиваются этим полем в n-область, а дырки в p-область) и приобретает высокое электрическое сопротивление. Запирающий слой обладает рядом ценных свойств, используемых в разнообразных полупроводниковых приборах.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) — график зависимости тока через двухполюсник от напряжения на этом двухполюснике. Вольт-амперная характеристика описывает поведение двухполюсника на постоянном токе. Чаще всего рассматривают ВАХ нелинейных элементов (степень нелинейности определяется коэффициентом нелинейности ), поскольку для линейных элементов ВАХ представляет собой прямую линию и не представляет особого интереса.

Характерные примеры элементов, обладающих существенно нелинейной ВАХ: диод, динистор, стабилитрон.

Для трехполюсных элементов (таких, как транзистор, тиристор или ламповый триод) часто строят семейства кривых, являющимися ВАХ для двухполюсника при так или иначе заданных параметрах на третьем выводе элемента.

Необходимо отметить, что в реальной схеме, особенно работающей с относительно высокими частотами (близкими к границам рабочего частотного диапазона) для данного устройства реальная зависимость напряжения от времени может пробегать по траекториям, весьма далеким от «идеальной» ВАХ. Чаще всего это связано с емкостью или другими инерционными свойствами элемента.

p-n переход и его свойства.

p-n переход- область объемных зарядов, прилегающая к поверхности контакта p и nслоев.контакт двух полупроводников с разным типом проводимости. Комбинация двух типов проводниковых слоев обладает свойством пропускать ток в одном направлении лучше, чем в другом (прямой и обратный ток, прямое и обратное напряжение).