Термоелектронна емісія при зовнішньому електростатичному полі

Ми розглянули явище термоелектронної емісії в припущенні, що електричне поле у вакуумі відсутнє.

У більшості електронних приладів емітер або катод перебуває поблизу інших електродів, потенціал яких у загальному випадку відмінний від нуля. Тому електрони, залишаючи поверхню катода, попадають у зовнішнє електричне поле. Крива зміни енергії на поверхні емітера, а отже і умови емісії електронів при цьому відрізняються від розглянутих вище випадків.

На рис.1.4 а показана зміна енергії на поверхні катоду при наявності зовнішнього гальмівного електричного поля. Результуюча крива 3, отримана при додаванні кривої 1 і 2, визначає зміну потенціалу між емітером і електродом з потенціалом - . Електрон, що має власну енергією Е_ф, при видаленні від катода на відстань повинен виконати роботу . Інакше кажучи, він може досягти електроду тільки в тому випадку, якщо одержить додаткову енергію .

Рисунок 1.4 - Зміна енергетичного бар'єру на поверхні металу при зовнішньому електричному полі: а - при гальмівному полі; б - при прискорювальному полі.

Якщо електроду надати позитивний потенціал , крива зміни енергії приймає, вид, показаний на рис.1.4б. При цьому енергетичний бар'єр на поверхні катода зменшується на величину . Обчислення цієї величини показує, що вона залежить від напруженості зовнішнього поля згідно

(1.3)

де – напруженість електричного поля, і – діелектричні проникність середовища та діелектрична стала, відповідно. З урахуванням зовнішнього електростатичного поля, питомий струм термоелектронної емісії можна записати у вигляді

. (1.4)

Збільшення струму емісії в результаті впливу зовнішнього прискорювального електростатичного поля називається ефектом Шоттки.