Трудности классической теории

1. Температурная зависимость сопротивления: следовательно, , что противоречит опытным данным, согласно которым R~T.

2. Оценка среднего пробега электронов. Чтобы получить величины
удельной проводимости γ, совпадающие с опытными данными, следует принимать в сотни раз больше межатомных расстояний в кристалле.

3. Теплоемкость металла складывается из теплоемкости
кристаллической решетки и теплоемкости электронного газа. Поэтому
удельная (рассчитанная на один моль) теплоемкость металла должна
быть существенно выше теплоемкости диэлектриков, у которых нет
свободных электронов, что противоречит эксперименту.

Все эти трудности снимаются квантовой теорией.

41. Эмиссионные явления.

Работа выхода электронов из металла— работа, которую нужно затратить для удаления электрона из металла в вакуум.

Работа выхода зависит от химической природы металлов и от чистоты их поверхности. Подобрав определенным образом покрытие поверхности, можно значительно изменить работу выхода.

Работа выхода выражается в электрон-вольтах (эВ): 1эВ равен работе, которую совершают силы поля при перемещении элементарного электрического заряда между точками разность потенциалов между которыми равна 1В. Так как ,то Дж.

Электронная эмиссия— явление испускания электронов из металлов при сообщении электронам энергии, равной или большей работы выхода.

1. Термоэлектронная эмиссия — испускание электронов нагретыми металлами. Пример использования - электронные лампы.

2. Фотоэлектронная эмиссия — эмиссия электронов из металла под действием электромагнитного излучения. Пример использования — фотодатчики.

3. Вторичная электронная эмиссия — испускание электронов поверхностью металлов, полупроводников или диэлектриков при бомбардировке их пучком электронов. Отношение числа вторичных электронов п₂ к числу первичных , вызвавших эмиссию, называется коэффициентом вторичной электронной эмиссии: Пример использования — фотоэлектронные умножители.

4. Автоэлектронная эмиссия — эмиссия электронов с поверхности металлов под действием сильного внешнего электрического поля.

42. Газовые разряды.

Под действием ионизатора(сильный нагрев, жёсткое излучение, потоки частиц) нейтральные молекулы (атомы) газа расщепляются на ионы и свободные электроны — происходит ионизация газа.

Энергия ионизации— энергия, которую надо затратить, чтобы из молекулы (атома) выбить один электрон.

Рекомбинацией— называется процесс обратный ионизации: положительные и отрицательные ионы, положительные ионы и электроны, встречаясь, воссоединяются между собой с образованием нейтральных атомов и молекул.

Прохождение электрического тока через ионизированный газ называется газовым разрядом.

Разряд, существующий только под действием внешних ионизаторов, называется несамостоятель­ным газовым разрядом.

Разряд в газе, сохраняющийся после прекращения действия внешнего ионизатора, называется самостоятельным газовым разрядом.

Рассмотрим цепь, содержащую газовый промежуток (см. рисунок), подвергающийся непрерывному, постоян­ному по интенсивности воздействию ионизатора.

В результате действия ионизатора газ приобретает некоторую электропроводность и в цепи потечет ток, зависимость которого от приложенного напряжения (вольт-амперная характеристика) представлена на следующем рисунке.

На участке ОА выполняется закон Ома. Затем (участок АВ) рост силы тока замедляется, а затем (участок ВС) прекращается совсем. В этом случае число ионов и электронов, создаваемых внешним ионизатором равно числу ионов и электронов достигающих электродов (и нейтрализующихся на электродах). Ток I_нас, соответствующий участку ВС называется током насыщения и его величина определяется мощностью ионизатора.

При увеличении напряжения, первичные электроны (созданные ионизатором), ускоренные электрическим полем, в свою очередь начинают ударно ионизовать молекулы газа, образуя вторичные электроны и ионы. Общее количество электронов и ионов будет возрастать по мере приближения электронов к аноду лавинообразно. Это является причиной увеличения тока на участке CD. Описанный процесс называется ударной ионизацией.

И, наконец, при значительных напряжениях между электродами газового промежутка положительные ионы, ускоренные электрическим полем, также приобретают энергию, достаточную для ионизации молекул газа, что порождает ионные лавины, Когда возникают кроме электронных лавин еще и ионные, сила тока растет уже практически без увеличения напряжения (участок DE).

Лавинообразное размножение электронов и ионов приводит к тому, что разряд становится самостоятельным, т.е. сохраняется после прекращения действия внешнего ионизатора. Напряжение, при котором возникает самостоятельный газовый разряд называется напряжением пробоя.

В зависимости от давления газа, конфигурации электродов, параметров внешней цепи можно говорить о четырех типах самостоятельного разряда:

1. Тлеющий разряд— возникает при низком давлении.

2. Искровой разряд— возникает при большой напряженности электрического поля в газе, находящимся под давлением порядка атмосферного.

3 Дуговой разряд— возникает: а) если после зажигания искрового

разряда от мощного источника постепенно уменьшать расстояние

между электродами; б) минуя стадию искры, если электроды

(например, угольные) сблизить до соприкосновения, а потом развести.

4. Коронный разряд— возникает при высоком давлении в резко

неоднородном поле вблизи электродов с большой кривизной

поверхности.

Для возникновения самостоятельного газового разряда необходимо, чтобы концентрация и энергия вторичных ионов и электронов, образовавшихся под действием ионизатора, были достаточны для лавинного размножения носителей (число вторичных носителей должно превышать число носителей, покидающих газовый разряд вследствие рекомбинации или нейтрализации на поверхностях, окружающих газовый разряд).