Термоэлектронная эмиссия

Электроны в любом твердом теле не свободные частицы, они находятся в потенциальной яме и их энергия квантуется.

В отличие от диэлектриков и полупроводников, где нет свободных электронов, в металлах электроны, занимая все нижележащие уровни вплоть до уровня Ферми, наделенные эффективной массой, считаются практически свободными в пределах металла.

Но самостоятельно из металла они не могут выбраться, нужна дополнительная энергия º работа выхода электрона из металла А_вых.

Если дополнительную энергию сообщают путем облучения металла электромагнитным излучением и при электроны покидают металл – это внешний фотоэффект.

А если дополнительную энергию сообщают путем подведения тепла (нагревания металла), тогда, если , то электроны тоже могут покидать металл.

Явление вырывания электронов с поверхности металлов при их нагревании называется термоэлектронной эмиссией.

Т. к. W вылетевших электронов , тогда функцию распределения Ферми-Дирака можно записать

Т. о. для вылетевших электронов вырождение снижается и они становятся классическими частицами и описываются функцией распределения Максвелла-Больцмана.

несколько эВ (табл.)

Тогда при Т = 300 К 0,026 эВ ® ,

а при Т = 3000 К , тогда , а это уже заметный ток.

Термоэмиссия находила и находит широкое применение в различных электронных устройствах (ЭЛТ, электронные пушки и т. п.).