Schottky effekti nədir?

Schottky effekti nədir?

Schottky effektinin tərif

Schottky effekti, vakuumda elektrik sahəsi tətbiq olunduğunda, qatı səthdən elektronları çıxarmaq üçün lazımi olan enerjinin azalmasına təyin edilir. Bu, istilan malzemlərdən elektronların buraxılmasını artırır və termionik cürəyə, səth iyonlaşdırma enerjisine və fotoelektrik порогу təsir edir. Walter H. Schottky adlı alimə görə adlandırılan bu effekt, elektron topuzu kimi elektron buraxış cihazları üçün vaciblişdir.

Termionik buraxış

Schottky effektini anlamaq üçün, öncə termionik buraxış və iş funksiyası kavramlarını gözden keçirməliyik.

Termionik buraxış, malzemenin səthindən, ona verilən termal enerji səbəbindən zərürətlərin (iонов или электронов) buraxılmasıdır. Qatı malzemedə, band teoriyasına əsasən, hər atomun bir və ya iki elektronu var ki, bu elektronlar atomlardan birindən digərinə köçə bilər. Bu elektronlar, maddəyə bağlı olan potensial bariyeri aşmağa yetəri məbləğ enerjiyə malikdirsə, səthdən sıçraya bilərlər.

İş funksiyası, termal enerji səbəbindən elektronun maddənin səthindən sıçramaq üçün lazımi minimal enerji kimi təyin edilir. Bu, maddə, kristal struktur, səth vəziyyəti və ortam əsasında dəyişir. Daha aşağı iş funksiyası daha yüksək elektron buraxışına gətirir.

Isılandırılmış metalın temperaturu T və termionik buraxış cürrətdənsi J arasında Richardson qanunu tərəfindən təyin edilir, bu da Arrhenius tənliyinə riyazi analoqudur:

burada W metalın iş funksiyası, k Boltzmann sabiti, AG universal sabit A0 və materiala xas düzəliş faktoru λR (adətən 0.5 dərəcəsidir) hasilidir.

Elektrik sahəsinin rolu

İndi, elektrik sahəsinin termionik buraxışa necə təsir etdiyini və Schottky effektinə səbəb olduğu şeyləri izah edə bilərik.

Isılandırılmış maddəyə elektrik sahəsi tətbiq etmək, potensial bariyeri azaltır və daha çox elektronun sıçramağa imkan verir. Bu, iş funksiyasını ΔW miqdarında azaltır və termionik cürrəti artırır. Bariyerin azalması ΔW aşağıdakı kimi hesablanır:

Bu bariyerin azalmasını nəzərə alan dəyişdirilmiş Richardson tənliyi:

Bu bariyerin azalmasını nəzərə alan dəyişdirilmiş Richardson tənliyi:

Bu tənlik, Schottky effektini yaxud sahə ilə gücləndirilmiş termionik buraxışı təsvir edir, bu da orta dərəcədə elektrik sahəsi (təxminən 108 V/m-dən aşağı) ısılandırılmış maddəyə tətbiq edildikdə baş verir.

Sahə buraxışı

Çox yüksək elektrik sahəsi (108 V/m-dən yuxarı) ısılandırılmış maddəyə tətbiq edildikdə, fərqli bir elektron buraxışı baş verir, bu da sahə buraxışı və ya Fowler-Nordheim tunelleməsi adlanır.

Bu halda, elektrik sahəsi o qədər güclüdür ki, çox ince potensial bariyer yaradır və elektronların ondan yeterli termal enerji olmadan də tunellemə vasitəsilə keçməsinə imkan verir. Bu növ buraxış və ya tunellemə temperaturdan asılı deyil və yalnız elektrik sahənin gücündən asılıdır.

Sahə ilə gücləndirilmiş termionik və sahə buraxışın birləşmiş effektini thermo-sahə (T-F) buraxışı üçün Murphy-Good tənliyi model edə bilər. Daha yüksək sahələrdə, sahə buraxışı dominant elektron buraxış mekanizmi olaraq qalır və emittor "soyuq sahə elektron buraxışı (CFE)" rejimində işləyir.

Tətbiqlər

Schottky effekti, elektron mikroskopları, vakuum lülələri, qaz buraxış lampaları, güneş pilləri və nanotexnologiyada istifadə olunur.

Müəyyənləşdirici

Schottky effekti, vakuumda elektrik sahəsi tətbiq edildikdə, qatı səthdən elektronları çıxarmaq üçün lazımi olan enerjinin azaldığı fizika fenomenidir. Bu, istilan maddənin səthindən elektronların buraxılmasını artırır və termionik cürəyə, səth iyonlaşdırma enerjisine və fotoelektrik порогу təsir edir.

Schottky effekti, orta dərəcədə elektrik sahəsi səthdən elektronların sıçramağını məhdudlaşdıran potensial bariyeri azaltdıqda baş verir, bu da iş funksiyasını azaltır və termionik cürrəti artırır. Termionik cürrət cərgəsi, temperatur, iş funksiyası və elektrik sahə gücünün arasındakı əlaqə dəyişdirilmiş Richardson tənliyi ilə təsvir edilə bilər.