Электронов выбиваемых

При нагреве часть электронов начинает покидать валентную зону и переходить в зону проводимости. В этом случае вероятность нахождения электронов в зоне проводимости отличается от нуля. Вероятность нахождения электронов в зоне проводимости будет возрастать с увеличением температуры, так как при этом возрастает число электронов, способных перейти из валентной зоны в зону проводимости. Вероятность нахождения электрона на том или ином уровне в зоне проводимости выражается распределением (функцией) Ферми — Дирака. Согласно этой функции вероятность того, что состояние с энергией W при данной температуре Т занято электроном, равна

Принцип действия диодов и других электровакуумных приборов основан на использовании явления термоэлектронной эмиссии катода. Эмиссионная способность катода зависит от состояния его поверхности и температуры катода. Необходимая температура катода обеспечивается нитью накала Н. При нагревании катода наблюдается рост энергии электронов в нем. Это приводит к увеличению числа электронов, способных преодолеть силы притяжения и вылететь с поверхности катода. При подаче между анодом и катодом диода положительного напряжения в промежутке между анодом и катодом создается ускоряющее электрическое поле и возникает электрический ток.

Чтобы произошел пробой, число электронов, способных ионизировать частицы в воздушном промежутке в электрическом поле напряженностью Е, должно непрерывно возрастать, т. е. процесс образования ионов должен быть лавинообразным. Единичный электрон, вылетевший с катода, двигаясь в направлении анода, может при столкновении с молекулой (или атомом) вызвать ионизацию, и таким образом появляется ион и второй электрон. При определенных условиях процесс будет нарастать лавинообразно.

и свободных энергетических уровней, соответствующих тем же значениям энергии, с другой стороны ^-«-перехода (в данном случае в зоне проводимости «-области). Оба эти условия возникли в двух сравниваемых стабилитронах при разных пробивных напряжениях. Но непосредственно под потолком валентной зоны /?-области электронов значительно меньше, чем на более глубоких уровнях валентной зоны. Особенно это справедливо для второго из сравниваемых стабилитронов, концентрация примесей в котором значительно больше. Поэтому с дальнейшим приращением обратного напряжения приращение числа электронов, способных протуннелировать, в первом стабилитроне оказывается значительно большим, чем во втором. Следовательно, дифференциальное сопротивление первого стабилитрона должно быть меньше, чем второго.

При дальнейшем увеличении прямого напряжения на диоде туннельный ток через диод будет уменьшаться, так как из-за смещения энергетических диаграмм будет уменьшаться количество электронов, способных туннелировать из га-области в р-об-ласть ( 3.60, г).

ная отличительная особенность СИТ — выходная ВАХ без насыщения тока стока (без пологой области). Если напряжение на затворе отсутствует, то сопротивление канала минимально (СИТ нормально открытый транзистор) и с ростом напряжения [/си ток стока увеличивается, но ограничения /с не наступает. Количественные параметры малый затвор, короткий канал — приводят к качественному изменению физических процессов в канале СИТ по сравнению с ПТУП с горизонтальным каналом. Фактически в СИТ влияние напряжения стока на канал противоположно этому влиянию в ПТУП: с ростом Vсл\ напряженность тормозящего поля у истока уменьшается, соответственно снижается потенциальный барьер Дф для электронов в канале. Поток электронов, способных преодолеть потенциальный барьер Аф, увеличивается, в результате ток растет с ростом напряжения [/си . Распределе-потенциала Аф вдоль канала

Энергетический зазор между валентной зоной и зоной проводимости на так называемой энергетической диаграмме у полупроводников имеет порядок 1 электронвольта (у германия 0,72-36, у кремния 1,11 эв), т. е. значительно меньше, чем у диэлектриков. Поэтому при комнатной температуре у полупроводников большее количество электронов, чем у диэлектриков, способно преодолеть этот зазор и перейти в зону проводимости. При этом в валентной зоне образуются незанятые электронами места, т. е. положительные дырки. Этот процесс схематически показан на 1-17, а на модели решетки кристалла и на 1-17, б на энергетической диаграмме. Электроны в зоне проводимости и дырки в валентной зоне определяют электропроводность полупроводника. Удельное сопротивление чистого германия при t = 20° С имеет порядок р = 0,6 ом-м,в то время как • такой диэлектрик, как слюда, имеет р = 9 • 1013 ом-м. С возрастанием температуры увеличивается количество электронов, способных преодолеть энергетический зазор, и вследствие этого удельное сопротивление чистого германия убывает с ростом температуры, т. е. чистый германий имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления.

Термоэлектронная эмиссия происходит при разогреве поверхности эмиттера, вследствие чего увеличивается количество электронов, способных совершить работу выхода. Этот вид эмиссии применяют в электровакуумных приборах с катодом прямого или косвенного накала.

108 Ом х •. м 1, у хороших диэлектриков—меньше 10~14 Ом Отсюда следует, что наличие «свободных» электронов, способных перемещаться по объему всего кристалла, является хотя и необходимым, но еще недостаточным условием появления у тел высоких проводящих свойств. Чтобы сформулировать достаточное условие, рассмотрим с точки зрения зонной теории поведение во внешнем поле электронов, находящихся в целиком и в частично заполненных энергетических зонах кристалла.

Таким образом, с зонной точки зрения достаточным условием появления у тел высокой проводимости является наличие в их энергетическом спектре энергетических зон, укомплектованных электронами частично, как это имеет место у типичных металлов ( 5.5, а, б). Отсутствие таких зон в энергетическом спектре твердых тел второй группы делает их непроводниками, несмотря на наличие в них «свободных» электронов, способных двигаться по всему кристаллу.

Теоретические и экспериментальные работы по сверхпроводимости, которые в настоящее время ведутся широким фронтом во всем мире, преследуют цель, во-первых, разработки новых сверхпроводящих материалов с более высокой Твр на основе рассмотренного механизма объединения электронов в пары через решетку; во-вторых, изыскания новых более эффективных видов взаимодействия электронов, способных привести к их объединению в пары с более высокой энергией связи и более высоким параметром g. Возможно, что на этом пути удастся в конце концов получить высокотемпературную сверхпроводимость, практическую значимость которой трудно переоценить.

Отношение числа вторичных электронов, выбиваемых из динода, к числу первичных электронов определяет коэффициент вторичной электронной эмиссии а. Для получения коэффициента вторичной эмиссии больше единицы используют сурьмяно-цезие-вые, многощелочные пленочные диноды или диноды, у которых эмигрирующий слой образуется окислением сплавов на основе серебра, меди, алюминия с присадкой магния или бериллия.

Точно установить зависимость числа электронов, выбиваемых тяжелыми частицами, от их энергии трудно, так как в большинстве

Динатронным эффектом называют направленное движение вторичных электронов, выбиваемых с поверхности анода первичными электронами, навстречу потоку первичных электронов, вызываю-

На участке ВС анодной характеристики динатронный эффект прекращается, несмотря на то, что число вторичных электронов, выбиваемых с поверхности анода, возрастает. Это объясняется тем, что анодное напряжение на участке ВС становится выше напряжения экранирующей сетки, и электрическое поле в пространстве между анодом и экранирующей сеткой изменяет направление. Вторичные электроны под действием тормозящего электрического поля возвращаются на анод.

по отношению к аноду, электрическое поле всегда направлено от анода к защитной сетке и является тормозящим для вторичных электронов, выбиваемых из анода. Различают четыре основные разновидности пентодов: пентоды высокой частоты серии Ж с короткой анодно-сеточной характеристикой, пентоды высокой частоты серии К с удлиненной анодно-сеточной характеристикой, пентоды серии П для усиления мощности в усилителях низкой частоты и генераторные пентоды.

2.40 *. Вычислите энергию фотонов: а) желтого света с длиной волны Я=0,5893 мкм; б) синего света с длиной вол.ны Я=0,421 мкм; в) ультрафиолетового излучения с длиной волны Х=0,2557 мкм. Определить максимальную скорость электронов, выбиваемых каждым из указанных выше фотонов с поверхности цезиевого фотокатода, имеющего работу выхода 1,81 эВ.

2.41 *. Вычислить максимальную скорость электронов, выбиваемых с поверхности сурьмяно-цезиевого фотокатода под действием монохроматического пучка света с длиной волны 0,4 мкм. Работа выхода оурь-мяно-цезиевого фотокатода равна 1,5 эВ.

2.47 *. Вычислить длину волны монохроматического пучка света, падающего на кислородно-цезиевый фотокатод, работа выхода которого равна 1,0 эВ, если известно, что максимальная скорость электронов, выбиваемых с поверхности катода, равна 500 км/с.

В электронных вакуумных лампах перенос электрического тока осуществляется электронами. В плазменных лампах в этом процессе участвуют и ионы. При этом роль более тяжелых и менее подвижных положительных ионов в основном сводится к компенсации отрицательного объемного заряда, создаваемого электронным потоком. Это приводит к тому, что сопротивление промежутка катод—анод в газоразрядных лампах может быть очень малым. Такие лампы могут работать без подогрева катода, при этом электронный поток создается за счет автоэлектронной эмиссии и вторичной эмиссии электронов, выбиваемых с поверхности катода положительными ионами. В режиме холодного катода работает большая часть плазменных ламп. В тех случаях, когда внутреннее сопротивление должно быть минимальным, применяют термоэлектронный катод.

После отклоняющей системы электронный луч попадает на экран, представляющий конструктивный элемент ЭЛТ со слоем люминофора, нанесенного на дно баллона трубки. При отсутствии отклонения электронный луч формирует в центре экрана маленькое яркое пятно. Для отвода вторичных электронов, выбиваемых лучом с поверхности экрана, на внутреннюю поверхность трубки наносится проводящий слой 3, соединенный с прожектором. В трубках с магнитным управлением для фокусировки используют магнитную фокусирующую катушку.

Наличие в тетроде (экранированной лампе) второй сетки, находящейся под положительным потенциалом, приводит также к некоторым новым явлениям. Особенно интересным является поведение вторичных электронов, выбиваемых основным потоком электронов из анода. Если потенциал анода в процессе работы оказывается ниже потенциала экранирующей сетки, то вторичные электроны будут привлекаться на сетку *). В анодной цепи образуется ток, направленный навстречу основному. В результате этого анодный ток уменьшается, а ток экранирующей сетки увеличивается ( 5.12). Такое явление, называемое динатронным эффектом, будет иметь место, пока потенциал анода ниже потенциала экранирующей сетки, но достаточен для сообщения электронам скорости, необходимой для появления вторичной электронной эмиссии. Характеристики тетрода получают в этой области провал, показанный на рисунке.