Zer da Schottky efektua

Zer da Schottky efektua?

Schottky efektuaren definizioa

Schottky efektua elektrizitate-eremu bat aplikatzean, elektronak solidoko gainazal batetik kendu behar diren energia murriztea da. Honek errektadore eskuinetako materialen elektron-emisioa hobetzen du eta termioniko kurrentea, gainazalaren ionizazio-energia eta fotoelektriko muga eragiten ditu. Walter H. Schottkyren izena hartuta, hau elektron-emisio gailuetan, elektron-pistolen antzera, oso garrantzitsua da.

Termioniko emisioa

Schottky efektua ulertzeko, lehenengo termioniko emisioa eta lan-funtzioaren kontzeptuak aztertu behar ditugu.

Termioniko emisioa material baten gainazaltik (ion edo elektron) kargatutako partikulak eman (liburdu) prozesua da, material hori jasotako energia termikorik. Material solidoan, atomoko teorian oinarrituta, atomoko elektron askok mugitzeko aukera dute. Elektron hauek, materialari lotzeko barreira potentziala gainditu ahal badute, gainazaltik irten ditzakete.

Lan-funtzioa elektronak material baten gainazaltik, energia termikorik, irteera egiteko beharrezkoa den energia minimoa da. Lan-funtzioa materialaren arabera, kristal-egitura, gainazalaren egoera eta ingurumenaren arabera aldatzen da. Lan-funtzio txikiagoa elektron-emisio handiagoa ematen du.

Eskaldeko metal batentzako termioniko emisio-korrentearen dentsitatea J eta tenperatura T arteko harremana Richardson-en legearen bidez adierazten da, Arrhenius ekuazioarekin matematikoki analogoa:

non W metalaren lan-funtzioa den, k Boltzman konstantea, AG A0 konstante unibertsala eta λR material-espezifiko zuzenketa faktore bat, arrunta 0.5 ordenakoa.

Elektrizitate-eremuaren papelua

Orain, elektrizitate-eremuan termioniko emisioa nola aldatzen duen eta Schottky efektua nola sortzen den azal dezakegu.

Elektrizitate-eremu bat aplikatzeak, material eskuinetan barriera potentziala murriztu eta elektron gehiago irten ahal ditu. Honek ΔW lan-funtzioa murriztuko du, termioniko kurrentea handituz. Barriera murrizketaren ΔW kalkulatzeko formula hau da:

Barriera murrizketari kontutan hartzen duen Richardson-en ekuazio modifikatua hau da:

Barriera murrizketari kontutan hartzen duen Richardson-en ekuazio modifikatua hau da:

Hau Schottky efektua edo eremuen lagunduaren bidezko termioniko emisioa deskribatzen du, elektrizitate-eremu moderatua (108 V/m baino txikiagoa) aplikatzen denean material eskuinetan.

Eremu-emisioa

Elektrizitate-eremu oso handia (108 V/m baino handiagoa) aplikatzen denean material eskuinetan, elektron-emisio desberdin bat gertatzen da, eremu-emisioa edo Fowler-Nordheim tunnelinga deiturikoa.

Kasu honetan, elektrizitate-eremua oso handia da, barriera potentzial oso fina sortzen du eta elektronak barriera horren atara pasatzeko ahalmena dute, energia termikorik gabe. Emisio hau edo tunnelinga tenperaturaren independentea da eta elektrizitate-eremuaren indarraren menpe dago soilik.

Eremu-lagunduaren bidezko termioniko eta eremu-emisioen efektu konbinatuak Murphy-Good ekuazioaren bidez modela daitezke. Eremu oraindik handiagoetan, eremu-emisioa elektron-emisioaren mekanismo nagusia bihurtzen da, eta emisorea "cold field electron emission (CFE)" egoeran funtzionatzen hasten da.

Aplikazioak

Schottky efektua elektron-mikroskopioetan, vakuum-tuboetan, gas-discharge lampaletan, solarra-zelulaetan eta nanoteknologian erabiltzen da.

Laburpena

Schottky efektua elektrizitate-eremu bat aplikatzean, elektronak solidoko gainazal batetik kendu behar diren energia murriztea da. Material eskuinetatik elektron-emisioa handitzen du eta termioniko kurrentea, gainazalaren ionizazio-energia eta fotoelektriko muga eragiten ditu.

Schottky efektua gertatzen da elektrizitate-eremu moderatua barriera potentziala murriztzen duenean, elektronak gainazaltik irten ahal dituenez. Honek lan-funtzioa murriztu eta termioniko kurrentea handitu egiten ditu. Termioniko kurrente-dentsitatea, tenperatura, lan-funtzioa eta elektrizitate-eremuaren indarraren arteko harremana Richardson-en ekuazio modifikatu batez deskribatzen da.