Электростатическая электронная эмиссия

Эту эмиссию иногда называют холодной или автоэлектронной, что неудачно, так как все виды эмиссии, кроме термоэлектронной, можно причислить к «холодным». А термин «автоэлектронная эмиссия» может навести на неправильную мысль, что электроны испускаются автоматически, самопроизвольно.

Выход электронов из металлов происходит с помощью сильных электрических полей с напряженностью не менее 10⁵—10⁶ в/см.

Внешнее поле понижает потенциальный барьер около поверхности металла. На рис.5.8 кривая 1 изображает распределение потенциала на границе металл-вакуум при отсутствии внешнего поля, а кривая 2 — изменение потенциала внешнего ускоряющего поля. Кривая результирующего потенциала 3 показывает, что высота потенциального барьера уменьшилась и работа выхода стала меньше. Если поле достаточно сильное, то барьер понижается настолько, что электроны выходят в вакуум при нормальной температуре.

Рис.5.8. Влияние внешнего ускоряющего поля на потенциальный

барьер у поверхности металла

Электростатическая эмиссия сильно возрастает в случае шероховатой поверхности, что объясняется концентрацией поля у микроскопических выступов этой поверхности.

При наличии активирующих покрытий электростатическая эмиссия также увеличивается, особенно у оксидных слоев. Помимо уменьшения работы выхода, свойственного оксидному слою, здесь играют роль проникновение внешнего поля в полупроводниковый оксидный слой и шероховатость поверхности оксида.

Явление увеличения термоэлектронной эмиссии под влиянием внешнего ускоряющего поля называют эффектом Шоттки.

В данном случае осуществляется своеобразная комбинация термоэлектронной эмиссии с электростатической. Но это вовсе не простое сложение двух видов эмиссии.

Эффект Шоттки наблюдается при сравнительно слабых полях. Если бы катод не был накален, то электростатическая эмиссия совсем отсутствовала бы. А при высокой температуре и наличии внешнего поля, понижающего потенциальный барьер, в вакуум выходят дополнительно многие электроны, которые при отсутствии поля не могли бы выйти.

Следовательно, эффект Шоттки можно рассматривать как электростатическую эмиссию, которая у нагретого эмиттера возникает даже под действием сравнительно слабого ускоряющего поля.

При усилении внешнего поля эффект Шоттки резко возрастает.

При кратковременном действии сильного поля из накаленных оксидных и других активированных катодов получается очень большая эмиссия. Такая эмиссия в виде кратковременных импульсов тока применяется в некоторых электронных и ионных приборах.