شکٹکی اثر کیا ہے

شکٹکی اثر کیا ہے؟

شکٹکی اثر کی تعریف

شکٹکی اثر کو ایک مخصوص طور پر تعریف کیا جاتا ہے، جس میں ویکیوم میں صلیب سطح سے الیکٹران کو نکالنے کی درکار توانائی کم ہوجاتی ہے جب ایک الیکٹرک فیلڈ لاگو کیا جاتا ہے۔ یہ گرم مواد سے الیکٹران کی خارج شدگی کو بڑھاتا ہے اور تھرمیونک کرنٹ، سطحی آئینیتی توانائی، اور فوٹو الیکٹرک تھریشولڈ پر اثر ڈالتا ہے۔ والٹر ایچ۔ شکٹکی کے نام پر رکھا گیا یہ اثر الیکٹرون گن جیسی دستیابیوں کے لیے محفوظ ہے۔

تھرمیونک خارج شدگی

شکٹکی اثر کو سمجھنے کے لیے، ہمیں پہلے تھرمیونک خارج شدگی اور کام کی توانائی کے مفہوم کو دوبارہ دیکھنا چاہئے۔

تھرمیونک خارج شدگی ایک مواد کی سطح سے کیریئرز (آئین یا الیکٹران) کی خارج شدگی ہوتی ہے جب اسے گرمی کی توانائی دی جاتی ہے۔ ایک صلیب مواد میں عام طور پر ہر ایٹم کے لیے ایک یا دو الیکٹران ہوتے ہیں جو بینڈ نظریہ کے مطابق ایٹم سے ایٹم تک حرکت کرتے ہیں۔ ان الیکٹران کو اگر وہ کافی توانائی کے ساتھ ہوں تو وہ مواد کی سطح سے بھاگ سکتے ہیں جو انہیں مواد سے باندھنے والی توانائی کی بند کو عبور کرتے ہیں۔

کام کی توانائی کو ایک الیکٹران کی توانائی کے طور پر تعریف کیا جاتا ہے جو گرمی کی توانائی کے ذریعے مواد کی سطح سے بھاگ سکتا ہے۔ یہ مواد، اس کی کریسٹل ساخت، سطح کی حالت، اور ماحول پر منحصر ہوتا ہے۔ کم کام کی توانائی زیادہ الیکٹران خارج شدگی کو بڑھاتی ہے۔

گرم میٹل کی تھرمیونک خارج شدگی کرنٹ کثافت J اور درجہ حرارت T کے درمیان تعلق رچارڈسن کے قانون کے ذریعے دیا گیا ہے، جو ریاضیاتی طور پر آرینیئس کے مساوات کے مشابہ ہے:

جہاں W میٹل کی کام کی توانائی ہے، k بولٹزمن کا دائم ہے، AG ایک عالمی دائم A0 کا ضرب ہے جسے مخصوص مواد کے لیے صحیح کیا گیا ہے λR جو عام طور پر 0.5 کے قریب ہوتا ہے۔

الیکٹرک فیلڈ کا کردار

اب، ہم الیکٹرک فیلڈ کو کیسے تاثیر ڈالتا ہے اور شکٹکی اثر کیسے پیدا ہوتا ہے کو سمجھ سکتے ہیں۔

گرم مواد پر الیکٹرک فیلڈ کو لاگو کرنا کمپوٹنشل بند کو کم کرتا ہے، جس سے زیادہ الیکٹران بھاگ سکتے ہیں۔ یہ کام کی توانائی کو ΔW کی مقدار سے کم کرتا ہے، جس سے تھرمیونک کرنٹ بڑھ جاتا ہے۔ بند کم کرنے کا ΔW نیچے دیا گیا ہے:

اس بند کم کرنے کو دیکھنے والا متعارف رچارڈسن کا معیاری مساوات ہے:

اس بند کم کرنے کو دیکھنے والا متعارف رچارڈسن کا معیاری مساوات ہے:

یہ مساوات شکٹکی اثر یا فیلڈ میں تقویت یافتہ تھرمیونک خارج شدگی کو بیان کرتی ہے، جو کہ ایک معتدل الیکٹرک فیلڈ (108 V/m سے کم) کو گرم مواد پر لاگو کرنے پر پیدا ہوتا ہے۔

فیلڈ خارج شدگی

جب ایک بہت زیادہ الیکٹرک فیلڈ (108 V/m سے زیادہ) کو گرم مواد پر لاگو کیا جاتا ہے، تو مختلف الیکٹرون خارج شدگی پیدا ہوتی ہے جسے فیلڈ خارج شدگی یا فاؤلر-نورڈھیم ٹنل کہا جاتا ہے۔

اس صورتحال میں، الیکٹرک فیلڈ بہت زیادہ قوت کا ہوتا ہے کہ یہ بہت پतلا کمپوٹنشل بند بناتا ہے جس سے الیکٹران کو کافی گرمی کی توانائی کے بغیر بھاگ سکتے ہیں۔ اس قسم کی خارج شدگی یا ٹنل کرنگ درجہ حرارت پر منحصر نہیں ہوتی بلکہ صرف الیکٹرک فیلڈ کی قوت پر منحصر ہوتی ہے۔

فیلڈ میں تقویت یافتہ تھرمیونک اور فیلڈ خارج شدگی کے مجموعی اثرات کو مرفي-گڈ کی مساوات کے ذریعے تھرمو-فیلڈ (T-F) خارج شدگی کے لیے مدل کیا جا سکتا ہے۔ بہت زیادہ فیلڈ پر، فیلڈ خارج شدگی کرنٹ کی اہم خارج شدگی کی میکانزم بن جاتا ہے، اور ایمیٹر کولڈ فیلڈ الیکٹرون خارج شدگی (CFE) کے نظام میں کام کرتا ہے۔

استعمال

شکٹکی اثر الیکٹرون مائیکروسکوپ، ویکیوم ٹیوب، گیس ڈسچارج لمپ، سولر سیل، اور نانو ٹیکنالوجی جیسی دستیابیوں میں استعمال ہوتا ہے۔

خلاصہ

شکٹکی اثر ایک طبیعیاتی ظاہرہ ہے جو ویکیوم میں صلیب سطح سے الیکٹران کو نکالنے کی درکار توانائی کو کم کرتا ہے جب ایک الیکٹرک فیلڈ لاگو کیا جاتا ہے۔ یہ گرم مواد کی سطح سے الیکٹران کی خارج شدگی کو بڑھاتا ہے اور تھرمیونک کرنٹ، سطحی آئینیتی توانائی، اور فوٹو الیکٹرک تھریشولڈ پر اثر ڈالتا ہے۔

شکٹکی اثر پیدا ہوتا ہے جب ایک معتدل الیکٹرک فیلڈ الیکٹران کو سطح سے بھاگنے سے روکنے والے کمپوٹنشل بند کو کم کرتا ہے، جس سے کام کی توانائی کم ہوجاتی ہے اور تھرمیونک کرنٹ بڑھ جاتا ہے۔ تھرمیونک کرنٹ کثافت، درجہ حرارت، کام کی توانائی، اور الیکٹرک فیلڈ کی قوت کے درمیان تعلق متعارف رچارڈسن کی مساوات کے ذریعے بیان کیا جا سکتا ہے۔