,(1)
где
- плотностью тока насыщения;
постоянная A = 120 А/(см2×К2), F – индивидуальная для каждого металла
величина, имеющая размерность энергии и называемой термоэлектронной работой
выхода. Соотношение (1) называется формулой Ричардсона-Дешмана.
Для чистых металлов значительный ток может быть получен лишь при температуре порядка 2000 К.
Закон трех вторых. Рассмотрим зависимость силы тока между
электродами от приложенной разности потенциалов. Электроды будем считать
плоскими, ось X направим нормально поверхности электродов. Потенциал
катода примем за нуль, а потенциал анода обозначим U. Запишем уравнение
Пуассона 
(2a)
Плотность заряда можно найти из выражения
для плотности тока 
. В случае постоянного тока
. Закон сохранения энергии для
электрона дает 
.
Таким образом, 
и
уравнение (2а) преобразуется к виду 
(2б)
где 
,
так как 
(вектор плотности тока направлен к
катоду). Умножим обе части уравнения на 
.
Учитывая, что
и 
находим первый интеграл уравнения (2б) 
Постоянная интегрирования C=0 определяется из граничных условий на
катоде 
и 
(последнее
условие является следствием неограниченной эмиссии катода). Теперь остается
проинтегрировать уравнение 
в пределах от x=0, j=0 до x=d, j=U. В результате получим
.
Из этого уравнения следует, что
плотность тока, а значит и ток, будут пропорциональны 
.(3)
Формула (3) называется законом трех вторых или законом Богуславского-Ленгмюра. При больших напряжениях закон теряет силу, так как эмиссионная способность катода ограничена и в итоге наступает насыщение.
Вопрос №23:Электронные лампы.
Вакуумный диод. Представляет собой вакуумный (стеклянный) баллон, содержащий два электрода. Один из тугоплавкого материала, раскаливаемого током (катод), другой – электрод, собирающий термоэлектроны. Ток в цепи диода появляется только в том случае, если потенциал анода выше потенциала катода.
Вольт-амперная характеристика диода на лампе оказывается нелинейной. На начальном участке ток пропорционален напряжению в степени 3/2. Далее ток выходит на участок насыщения.
Выпрямительные свойства диодов широко используются для преобразования переменного напряжения в постоянное (выпрямительные устройства). Простейшая схема выпрямителя с электронной лампой показана на рис. Конденсатор служит здесь фильтром для сглаживания пульсаций.
Трехэлектродная лампа (триод). Электронным током в лампе легко управлять. Для этого внутрь лампы вводят дополнительные электроды, называемые сетками, так как они обычно имеют форму металлических сеток или спиралей, окружающих катод. Простейшей такой лампой является триод, имеющий одну дополнительную сетку, называемой управляющей сеткой. Управляющая сетка располагается значительно ближе к катоду, чем анод. Поэтому изменение сеточного потенциала значительно сильнее влияет на электронный ток в лампе, чем изменение анодного потенциала. Изменением потенциала сетки можно, таким образом, управлять силой электронного тока.
Анодный ток является ф-ей сеточного Uc и анодного напряжений Ua: 
=>
где постоянная D > 0 называется проницаемостью сетки.
Триод используется для усиления электрических сигналов и переменных токов. Принципиальная схема усилителя приведена на рис.
Многосеточные лампы. Чтобы уменьшить влияние потенциала анода на ток лампы (усиление лампы тем больше, чем меньше влияние на анодный ток потенциала анода по сравнению с потенциалом сетки) между управляющей сеткой и анодом помещают вторую сетку, на которую подают постоянный потенциал, несколько меньший потенциала анода. Такая лампа называется тетродом, а дополнительная сетка экранной. Роль экранной сетки заключается в экранировании анода: влияние потенциала анода на ток лампы уменьшается.
Однако тетроды обладают недостатком, связанным с так называемой вторичной электронной эмиссией с анода (термоэлектроны при столкновении с анодом выбивают электроны). В тетроде, при относительно большом сигнале на сетке анодный потенциал может стать меньше потенциала экранной сетки. В результате этого вторичные электроны захватываются экранной сеткой, что приводит к ухудшению характеристик тетрода (так называемый динатронный эффект).
Для устранения динатронного эффекта в электронные лампы вводят еще одну сетку, называемую защитной или противодинатронной. Защитная сетка располагается между экранной сеткой и анодом. Она соединяется с катодом (часто внутри лампы). Поэтому вторичные электроны под действием прианодного поля возвращаются обратно на анод, и тем самым устраняется динатронный эффект. Лампы с пятью электродами, или пентоды, имеют высокий коэффициент усиления. Их характеристики гладкие, без провалов. Поэтому они получили более широкое распространение, чем тетроды.
Вопрос №24:
Термоэлектрический ток (явление Зеебека). В замкнутой цепи, состоящей из нескольких металлов, находящихся при одной и той же температуре, согласно правилу Вольта, электрический ток не возбуждается. Однако, если температуры в местах контакта разные, то в цепи возникает ток. Этот ток называется термоэлектрическим. Само явление возбуждения термоэлектрического тока (явление Зеебека), а также тесно связанные с ним явления Пельтье и Томсона, получили название термоэлектричества.
Возбуждение электрического тока свяжем с действием в цепи сторонней ЭДС. Рассмотрим цепь, показанную на рис. и состоящую из двух различных проводников 1 и 2. Положим, что температура T1 контакта B больше температуры T0 контакта C. Будем также считать для простоты, что температура разомкнутых концов цепи A и D одинакова и равна T0. Так как тепловые скорости электронов вблизи контакта B больше, чем вблизи контакта C, то в проводнике 2 возникнет поток диффузии электронов, направленный от B к C. В случае полупроводников n-типа, в которых концентрация электронов увеличивается при повышении температуры, поток диффузии обусловлен еще и различием концентраций электронов в горячем и холодных концах проводника. В результате диффузии в проводнике 2 возникнут электрические заряды, а с ними и электрическое поле. В установившемся состоянии вызываемый этим полем ток дрейфа компенсирует ток диффузии. Сказанное полностью относится и к проводнику 1.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.