Шоттки эффекті неңізінен не?

Шоттки эффекті деген неңіз?

Шоттки эффектінің анықтамасы

Шоттки эффекті - бұл вакуумдағы жақта сүйектің электр тартысы қолданылғанда, электрондарды сүйектің бетінен алып тастау үшін қажет болатын энергияны азайту. Бұл эффект ісіленген материалдардан электрондардың шығуын және термоиондық ағым, беттік ионизация энергиясы, фотоэлектрикалық порогты тағы қоса әсер етеді. Вальтер Х. Шоттки негізінде аталған бұл эффект, электрондық топтар сынақ құралдары үшін маңызды.

Термоиондық көлемді шығару

Шоттки эффектін түсіну үшін, алдымен термоиондық көлемді шығару мен жұмыс функциясы концепцияларын қайталап шығуымыз керек.

Термоиондық көлемді шығару - бұл материалдың бетінен зарядты агулар (иондар немесе электрондар) термиялық энергия берілгенінен әрі шығады. Солидтік материалда, банд теориясына қарай, әр атом үшін бір немесе екі электрон жөніндегі атаулардың барлығында қозғалысқа болады. Электрондар, оларды материалға қосатын потенциалдық барьерді жеңіп шығу үшін жеткілікті энергиясы болса, беттен құтылуы мүмкін.

Жұмыс функциясы - бұл термиялық энергия арқылы электрондың материалдың бетінен шығу үшін қажет болатын минималды энергия. Ол материал, кристалдық құрылымы, беттің абалы және аймағына байланысты өзгереді. Жұмыс функциясының төменге қарай өсуі электрондардың шығуын арттырады.

Исітілген металлдың температурасы Т және термоиондық көлемді шығару ағымының тығыздығы J арасындагы байланысты Ричардсон заңы арқылы өрнектейді, бұл Ареніус теңдеуіне математикалық түрде ұқсас:

мұнда W - металдың жұмыс функциясы, k - Больцман тұрақтысы, AG - универсалды тұрақты A0 мен материалға байланысты түзету коэффициенті λR көбейтіндісі, ол адатта 0,5 ретінде болады.

Электр тартысының рөлі

Енді электр тартысы термоиондық көлемді шығаруды қалай әсер ететінін және Шоттки эффектін қалай пайда ететінін түсіндірейік.

Исітілген материалға электр тартысы қолданылғанда, потенциалдық барьер төмендейді, бұл одан көбірек электрондарды шығуға мүмкіндік береді. Бұл жұмыс функциясын ΔW өсімен азайтады, термоиондық ағымды арттырады. Барьердің төмендеуі ΔW мына формуламен есептеледі:

Барьердің төмендеуін ескерген өзгертілген Ричардсон теңдеуі:

Барьердің төмендеуін ескерген өзгертілген Ричардсон теңдеуі:

Бұл теңдеу Шоттки эффектін немесе электр тартысы арқылы термоиондық көлемді шығару эффектін сипаттайды, бұл қоңырау материалға (108 V/m-ден төмен) электр тартысы қолданылғанда пайда болады.

Поле шығару

Ісітілген материалға өте жоғары электр тартысы (108 V/m-ден жоғары) қолданылғанда, басқа электрон шығару үзілуі пайда болады, ол поле шығару немесе Фаулер-Нордхейм туннелирование деп аталады.

Мұнда электр тартысы өте күшті болады, сондықтан электрондар термиялық энергиясы жеткіліксіз болса да, өте жұлдыз потенциалдық барьер арқылы туннелировациялауға мүмкіндік береді. Бұл түрдегі шығару немесе туннелировация температурға байланысты емес, тек электр тартысының күшіне байланысты.

Поле арқылы термоиондық және поле шығару үзілуінің біріктірілген әсері Мерфи-Гуд теңдеуі арқылы термо-поле (T-F) шығару үшін моделдеуі мүмкін. Дәлелденген поляларда, поле шығару электрон шығару механизмінің басты әсері болып табылады, және шығару құралы "түзілмеген поле электрон шығару (CFE)" режимінде жұмыс істейді.

Қолданылуы

Шоттки эффекті электрон микроскоптары, вакуум құбылыстары, газды шығару лампalar, солнечные батареи және нанотехнологияда қолданылады.

Жиынтық

Шоттки эффекті - бұл физикадағы феномен, вакуумдағы сүйектің бетіне электр тартысы қолданылғанда, электрондарды сүйектің бетінен алып тастау үшін қажет болатын энергияны азайту. Бұл эффект ісіленген материалдардан электрондардың шығуын және термоиондық ағым, беттік ионизация энергиясы, фотоэлектрикалық порогты әсер етеді.

Шоттки эффекті өзара қатысты электр тартысы барьерді төмендетеді, электрондардың беттен шығуын қолдайды, жұмыс функциясын азайтады және термоиондық ағымды арттырады. Термоиондық ағым тығыздығы, температура, жұмыс функциясы және электр тартысының күші арасындағы байланысты өзгертілген Ричардсон теңдеуі арқылы сипаттауға болады.