Курс физики

Явление Термоэлектронная эмиссия -- это испускание электронов нагретыми металлами. Концентрация свободных электронов в металлах достаточно высока, поэтому даже при средних температурах вследствие распределения электронов по скоростям (по энергиям) 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.

Исследование закономерностей термоэлектронной эмиссии можно провести с помощью простейшей двухэлектродной лампы -- вакуумного диода, представляющего собой откачанный баллон, содержащий два электрода: катод K и анод А. В простейшем случае катодом служит нить из тугоплавкого металла (например, вольфрама), накаливаемая электрическим током. Анод чаще всего имеет форму металлического цилиндра, окружающего катод. Если диод включить в цепь, как это показано на рис. 152, то при накаливании катода и подаче на анод положительного напряжения (относительно катода) в анодной цепи диода возникает ток. Если поменять полярность батареи Ба, то ток прекращается, как бы сильно катод ни накаливали. Следовательно, катод испускает отрицательные частицы -- электроны.

Если поддерживать температуру накаленного катода постоянной и снять зависимость анодного тока Iа от анодного напряжения Uа, -- вольт-амперную характеристику (рис. 153), то оказывается, что она не является линейной, т. е. для вакуумного диода закон Ома не выполняется. Зависимость термоэлектронного тока I от анодного напряжения в области малых положительных значений U описывается законом трех вторых (установлен русским физиком С. А. Богуславским (1883--1923) и американским физиком И. Ленгмюром (1881--1957)):

Электрический ток в вакууме

Катод потом нагревали, вследствие чего он начинал постоянно испускать электроны. Эти электроны образовывали вокруг катода электронное облако. При подключении к электродам источника питания, между ними образовывалось электрическое поле.

При этом, если положительный полюс источника соединить с анодом, а отрицательный с катодом, то вектор напряженности электрического поля будет направлен в сторону катода. Под действием этой силы, некоторые электроны вырываются из электронного облака и начинают двигаться к аноду. Тем самым они создают электрический ток внутри лампы.

Если же подключить лампу иначе, положительный полюс соединить с катодом, а отрицательный с анодом, то напряженность электрического поля будет направлена от катода к аноду. Это электрическое поле будет отталкивать электроны назад к катоду, и проводимости не будет. Цепь останется разомкнутой. Это свойство получило название односторонней проводимости.

Диод, Триод, плазма

Диод - вакуумный или полупроводниковый прибор, пропускающий электрический ток только одного направления и имеющий два вывода для включения в электрическую цепь.

Вакуумный диод (двух электродная электронная лампа) представляет собой стеклянный или металлический баллон, из которого выкачан воздух, и двух металлических электродов: накаливаемого катода и холодного анода. Катод бывает двух типов: прямого накала и косвенного накала. В первом случае катод представляет собой нить, по которой проходит накаливающий её ток, а во втором - покрытый слоем металла с малой работой выхода цилиндр, внутри которого находится нить накала, электрически изолированная от катода. Действие катода как источника электронов основано на явлении термоэлектронной миссии. На рисунке 1 показано устройство вакуумного диода с катодом косвенного накала.

Недостатком катодов прямого накала является то, что они не пригодны для питания их переменным током, так как при изменениях тока температура нити успевает измениться, и поток излучаемых электронов пульсирует с частотой питающего тока.

Двух электродная электронная лампа была изобретена в 1904 физиком Дж. Флемингом

Полупроводниковый диод - полупроводниковый прибор р - н- переходом. Рабочий элемент- кристалл германия, обладающий проводимостью н -типа за счёт небольшой добавки донорной примеси Для создания в нём р-н-переходов в одну из его поверхностей вплавляют индий. Вследствие диффузии атомов индия вглубь монокристалла германия у поверхности германия образуется область р- типа. Остальная часть германия по-прежнему остаётся н- типа. Между этими двумя областями возникает р-н-переход. Для предотвращения вредных воздействий воздуха и света кристалл германия помещают в герметический корпус. Устройство и схематическое изображение полупроводникового диода.

Достоинствами полупроводниковых диодов являются малые размеры и масса, длительный срок службы, высокая механическая прочность; недостатком - зависимость их параметров от температуры.

Вольт - амперная характеристика диода (при большом напряжении сила тока достигает наибольшей величины - ток насыщения) имеет нелинейный характер, поэтому свойства диода оцениваются крутизной характеристики и внутренним сопротивлением.

ТРИОД- электронная лампа, имеющая три электрода: катод, анод, управляющую сетку. Изобретён в 1906 Ли Де Форестом. Подавая на сетку напряжение и меняя его величину и полярность, можно управлять электронным потоком внутри лампы, т. е. изменять величину анодного тока. Поэтому сетку называют управляющей. Она расположена ближе к катоду, чем к аноду. Поэтому изменение напряжения на сетке сильнее влияет на величину анодного тока, чем такое же изменение анодного напряжения. В основном триод используют в качестве усилителя.

Электроннолучевая трубка

Электронно-лучевые трубки - это электровакуумные приборы, предназначенные для преобразования электрических сигналов в видимые (световые) изображения. Такие приборы находят широкое применение в телевизионном приеме, в радиолокации, в контрольно-измерительной технике и во многих других областях радиоэлектроники. Они основаны на создании пучка (луча) электронов с малым поперечным сечением и с относительно большой длиной (иногда десятки сантиметров) и на отклонении этого пучка с помощью электрического или магнитного поля.

Создание тонкого пучка (фокусировка потока электронов) и его отклонение могут осуществляться взаимодействием движущихся электронов либо с электрическим, либо с магнитным полем. Соответственно электронно-лучевые трубки применяются трех типов: с электростатическим управлением (где и фокусировка, и отклонение осуществляются электрическим полем); с магнитным управлением (где луч фокусируется и отклоняется магнитным полем); со смешанным управлением (фокусировка электростатическая, а отклонение магнитное, либо наоборот).

Размещено на Allbest.ru