Je ni Schottky Effect?

Ni ni Nini Schottky Effect?

Maana ya Schottky Effect

Schottky effect inatafsiriwa kama kupunguza kima uchaguzi wa nishati unazopaswa kutoa vipepeo kutoka kwenye uso wa mada katika hewa tupu wakati umeme unaelekezwa. Hii hutumia kuongeza tofauti ya vipepeo kutoka kwenye vifaa vilivyovuliwa na kuhusu current ya thermionic, ionization energy ya uso na photoelectric threshold. Imenambarikiwa kutokana na Walter H. Schottky, hii hatua ni muhimu sana kwa devices za electron emission kama vile electron guns.

Thermionic Emission

Kuelewa Schottky effect, tunahitaji kwanza kutambua thermionic emission na maana ya work function.

Thermionic emission ni tofauti (kutoa) ya charge carriers (ions au electrons) kutoka kwenye uso wa mada kutokana na nishati ya joto iliyotolewa. Katika mada safi, kuna mara moja au mbili za electrons kwa kila atom ambazo zinaweza kusogelea kutoka kwa atom moja hadi mwingine kulingana na band theory. Viipepeo haya vinaweza kutoka kutoka kwenye uso ikiwa wanaweza kupata nishati yoyote ya kutosha kumpinda potential barrier unayezisikia kwenye mada.

Work function inatafsiriwa kama nishati chache zinazohitajika kwa electron kupungua kutoka kwenye uso wa mada kutokana na nishati ya joto. Inabadilika kulingana na mada, crystal structure yake, hali ya uso na mazingira. Work function chache kinatofautiana na electron emission kiwango cha juu.

Uhusiano kati ya thermionic emission current density J na joto T la metali lilivyovuliwa unatumika kwa mujibu wa Richardson’s law, ambayo ni mathematically analogous na Arrhenius equation:

ambapo W ni work function ya metal, k ni Boltzmann constant, AG ni product wa universal constant A0 imara kwa material-specific correction factor λR ambayo ni mara kwa mara ya order 0.5.

Uraa wa Umeme

Sasa, tunaweza kuelewa jinsi umeme unavyowezesha thermionic emission na kusababisha Schottky effect.

Kutumia umeme kwenye mada vilivyovuliwa kunipanga potential barrier, kuanzia kuwa na vipepeo zaidi zinapopata. Hii hupunguza work function kwa wingi ΔW, kubadilisha thermionic current. Barrier lowering ΔW inahesabiwa kwa:

Richardson equation iliyobadilika inayohesabu hii barrier lowering ni:

Richardson equation iliyobadilika inayohesabu hii barrier lowering ni:

Equation hii inaelezea Schottky effect au field-enhanced thermionic emission, ambayo hutokea wakati umeme wa kiwango cha chini (chini ya karibu 108 V/m) unatumika kwenye mada vilivyovuliwa.

Field Emission

Wakati umeme wa kiwango cha juu (zaidi ya 108 V/m) unatumika kwenye mada vilivyovuliwa, tofauti tofauti ya electron emission inatokea inatafsiriwa kama field emission au Fowler-Nordheim tunneling.

Katika hali hii, umeme unawekwa kwa kiwango cha juu sana kwamba unanipanga potential barrier wa wingi ambaye anaweza kutoa vipepeo kupitia bila kuwa na nishati ya joto. Aina hii ya emission au tunneling inafanana na temperature na inategemea tu kwa kiwango cha umeme.

Mazoezi matatu ya field-enhanced thermionic na field emission yanaweza kutafsiriwa kwa Murphy-Good equation kwa thermo-field (T-F) emission. Katika kiwango cha juu zaidi, field emission hutoa mechanism ya electron emission dominante, na emitter huchukua regime ya "cold field electron emission (CFE)".

Matumizi

Schottky effect inatumika kwenye devices kama vile electron microscopes, vacuum tubes, gas discharge lamps, solar cells, na nanotechnology.

Muhtasari

Schottky effect ni hatua katika physics ambayo hupunguza nishati unazopaswa kutoa vipepeo kutoka kwenye uso wa mada katika hewa tupu wakati umeme unaelekezwa kwenye uso. Hii hutumia kuongeza tofauti ya vipepeo kutoka kwenye uso wa mada vilivyovuliwa na kuhusu current ya thermionic, ionization energy ya uso, na photoelectric threshold.

Schottky effect hutokea wakati umeme wa kiwango cha chini unanipanga potential barrier ambaye anaweza kutoa vipepeo kutoka kwenye uso, ambayo hupunguza work function na kubadilisha thermionic current. Uhusiano kati ya thermionic current density na joto, work function, na kiwango cha umeme unaweza kutafsiriwa kwa Richardson equation iliyobadilika.