Элементы физической электроники

Posted on 24 Февраль 2012 by admin — No Comments ↓

Элементы физической электроники. План Катодные и анодные лучи. Термоэлектронная эмиссия. Диод. Триод. 3. Электрический ток в полупроводниках 4. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Pn-переход 5. Термо — и фоторезистора. Полупроводниковые диод и триод. Катодные и анодные лучи. Газовый разряд в трубке с электродами, к которым приложено напряжение, прекращается, если давление уменьшить до 0,1 Па. Но начинает светиться участок трубки, расположенная напротив катода. Это свечение обусловлено катодными лучами, то есть потоком электронов, выбиваются из катода, когда его бомбардируют положительные ионы. Для того чтобы возникли катодные лучи в трубке должна быть небольшое количество газа. В случае сильного разрежения положительные ионы (и катодные лучи) не возникают. Очень разреженный газ — хороший изолятор. Под действием катодных лучей много твердых тел флуоресцируют, используемый в катодных осциллографах. Если в катоде трубки сделать отверстия, часть положительных ионов, ускоренных электрическим полем, пролетит через отверстия и за катодом наблюдаться слабое свечение. Это так называемые анодные лучи. их используют для получения положительных ионов, в масс-спектрометрах, ускорителях. Термоэлектронная эмиссия. Так называется явление испускания электронов телами, нагретыми до высокой температуры. Электрон вылетает из металла, если его энергия достаточна, чтобы выполнить определенную работу — работу выхода-против сил, препятствующих его вылета: Элементы физической электроники , Где - поверхностная разность потенциалов (разность потенциалов между поверхностью металла и вакуумом). Электрон сможет вылететь, если его кинетическая энергия будет больше работу выхода или равна ей: Элементы физической электроники , Где — масса электрона, - его скорость. Работа выхода различна для разных металлов и составляет несколько электрон-вольт. Так, например:

Вещество	ЕВ	Адж	Вещество	ЕВ	Адж
Вольфрам	4,5	0,72	Платина	5,3	0,85
Калий	2,2	0,355	Серебро	4,3	0,69
Литий	2,4	0,38	Цезий	1,8	0,29
Оксид бария	1,0	0,16	Цинк	4,2	0,67

При 20 ° С очень мало электронов имеет энергию, большую работу выхода. Энергия электронов увеличивается от: 1) нагревание (термоэлектронная эмиссия), 2) освещение (фотоэлектронная эмиссия), 3) бомбардировка поверхности тела потоком заряженных частиц — электронов, ионов (вторичная электронная эмиссия), 4) действия сильного (напряженностью несколько миллионов В / см ) электрического поля (автоэлектронная эмиссия). Электронная эмиссия значительно повышается, если металл, например вольфрамовую спираль, покрывают пленкой бария, тория, цезия или их окислами, т. е. веществами, для которых работа выхода электронов очень мала. Явление термоэлектронной эмиссии используется в таких электронных приборах, как диоды, триоды, электронно-лучевые трубки. Диод. Простой электронной лампой является диод, состоящий из откачанного до высокого вакуума стеклянного или металлического баллона с двумя электродами (катодом и анодом), один из которых (катод) пидигривний. Катод часто изготавливают из вольфрамовой или молибденовой спирали (в лампах с прямым подогревом). Такой катод нужно разогревать до 2000-2500 К для того, чтобы происходила эмиссия электронов. В современных диодах часто используют косвенный подогрев катода, покрытого слоем оксида бария, стронция и кальция, с помощью небольшой спирали, расположенной внутри цилиндрического катода. В этом случае температура подогрева достигает лишь 1000 К. В электрической цепи с диодом ток проходит только тогда, когда катод разогретый до высокой Т2 температуры, а анод соединен с положительным полюсом источника тока. График зависимости силы тока от приложенного между анодом и катодом напряжения называется вольтамперной характеристики диода. При некотором значении напряжения, зависит от температуры катода, ток достигает максимального значения и далее не меняется, поскольку все электроны попадают на анод. Его называют током насыщения и ». Вольт-амперная характеристика лампы — нелинейная, и закон Ома в этом случае не выполняется. С повышением температуры катода вследствие увеличения количества электронов, вылетающих из катода, ток насыщения растет. Диод пропускает ток только в одном направлении, когда анод соединен с положительным полюсом источника. Это свойство диода используют для выпрямления переменного тока. Триод. Электронная лампа с тремя электродами (анод, катод и сетка, расположенная между ними) называется триодом. На сетку подают переменный потенциал, который управляет движением электронов от катода к аноду. При отрицательном потенциале на сетке все электроны возвращаются к катоду, ток через лампу не проходит — лампа закрыта. Если потенциал на сетке положительный, электроны достигнут анода, и через лампу идти ток. Триоды также имеют нелинейную вольтамперную характеристику (анодное и сетевое). Основными параметрами лампы, определяющих ее свойства, является коэффициент усиления Элементы физической электроники , крутизна вольтамперной характеристики и внутреннее сопротивление Коэффициентом усиления лампы называют отношение изменения выходного напряжения Элементы физической электроники К изменению входного напряжения: . Крутизна вольтамперной характеристики лампы определяет прирост анодного тока (мкА) при увеличении напряжения на сетке на 1В. Триоды используются в различных радиосхемах, чаще всего для усиления слабых токов и напряжений и генерации незатухающих колебаний. Свойства электронных пучков. Электронные пучки распространяются прямолинейно, отклоняются в электрическом и магнитном полях, имеют определенную энергию, вызывают люминесценцию (свечение некоторых веществ). Их используют для нагрева (плавления) металлов в вакууме, получения рентгеновских лучей (при торможении быстрых электронов металлическими поверхностями). Электронно-л