Краткое теоретическое введение

Эмиссия. Принцип работы любой электронной лампы заключается в том, что между ее катодом (эмиттером) и анодом (коллектором) создаётся электрическое поле, под воздействием которого находятся эмитированные катодом электроны. Создавая поле, ускоряющее или замедляющее электроны при их движении к аноду, можно управлять электрическим током, протекающим через лампу.

Эмиссия электронов из вещества наблюдается 1) при высокой температуре – термоэлектронная эмиссия; 2) при поглощении электромагнитных волн – фотоэффект; 3) за счет высокой напряженности электрического поля – автоэлектронная эмиссия и др.

Остановимся подробнее на термоэлектронной эмиссии.

Электронный газ. Рассмотрим кристаллическое твёрдое вещество металл или полупроводник. Часть атомов, образующих кристаллическую решётку, теряют свои валентные электроны, которые становятся, так называемыми, свободными электронами проводимости внутри этого вещества. Слово «свободные» нельзя понимать в абсолютном смысле, так как в действительности между этими электронами и решёткой существует вполне определённая связь и, кроме того, выход этих электронов из вещества в окружающее пространство крайне затруднен.

Рассматривая свойства электронного газа необходимо иметь в виду, что он образован фермионами, которые подчиняются принципу запрета Паули: в системе не может быть более двух электронов с одной и той же энергией, а два электрона с одинаковой энергией должны отличаться направлением спина.

Используя законы квантовой механики и статистической физики можно получить (см. Приложение) формулу (П-13), которая позволяет вычислить число электронов , прошедших потенциальный барьер катода и имеющих после этого проекцию скорости на ось Х, направленную от катода к аноду, в диапазоне от до :

.