Электровакуумные приборы

ГЛАВА   XIII

ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ

В связи с автоматизацией производственных процессов всех отраслей промышленности большое значение приобрела промыш­ленная электроника — наука о техническом использовании электрон­ных, ионных и полупроводниковых приборов.

Главная особенность электронных приборов (электронных ламп) состоит в том, что прохождение электрического тока в них связано с перемещением электронов в вакууме, а управление пере­мещающимися электронами осуществляется электрическим полем,

Ионными приборами называются устройства, в которых электри­ческий ток представляет собой поток электронов и заряженных частиц — ионов в сильно разреженной газовой среде под действием

сил электрического поля.

Полупроводниковыми приборами являются   такие  приборы и  которых электрический ток создается перемещающимися под дей­ствием электрического поля электронами и дырками[11]  в полупро­водниковой среде.

§ 130. ЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ

Работа электронных и ионных приборов основана на использовании электронной эмиссии. Последняя заключается в выходе в вакуум или разреженный газ электронов с поверхности металлов. Движение этих электрически заряженных частиц создает ток в электронных и ионных приборах. Основные виды электронной эмиссии, используемые в электронике: термоэлектронная, вторич­ная электронная и фотоэлектронная.

Термоэлектронная эмиссия. В металлах вокруг каждого атома имеются электроны, слабо связанные с ним. Часть этих электронов, оторвавшихся от своих ядер, находится в беспорядочном движений. Скорость хаотического движения этих свободных электронов за­висит от температуры металла: чем выше температура, тем быстрее перемещаются электроны.

При некоторых значениях температуры  (900—1000° С и выше) скорость движения части электронов становится настолько значи­тельной,   что,   преодолевая   силы   притяжения   ядер   атомов,   они врываются из металла и вылетают за его пределы. Это явление носит название термоэлектронной эмиссии.

У различных металлов количество испускаемых при одинаковой температуре электронов различно. Наибольшей термоэлектронной эмиссией обладают натрий, калий, цезий, барий и некоторые дру­гие металлы.

При очень высоких температурах нагретый металл начинает испаряться и это ограничивает возможность увеличения термо­электронной эмиссии путем повышения температуры.

Вторичная электронная эмиссия. Если в вакууме на некотором расстоянии от электрода, из которого вылетают электроны, по­местить металлическую пластинку и подать на нее положительный потенциал, то вылетающие с поверхности электрода электроны, несущие отрицательный электрический заряд, будут притягиваться к пластине и с большой скоростью ударять в нее. Под действием ударов быстро летящих электронов с поверхности этой пластины будут выбиваться другие электроны, носящие название электронов вторичной эмиссии.

Одной из разновидностей вторичной эмиссии является эмиссия электронов под воздействием бомбардировки материала электри­чески заряженных  частиц — ионов, масса которых значительно больше массы электронов. Вылет электронов с поверхности мате­риалов под действием ионной бомбардировки используется в работе ионных приборов.

Фотоэлектронная эмиссия. Фотоэлектронная эмиссия происхо­дит под воздействием световых, ультрафиолетовых и других лучей, попадающих на поверхность материалов.

Световой поток можно рассматривать как поток мельчайших частиц, носящих название фотонов.

Скорость движения фотонов (скорость света) составляет около 300 000 км/сек. Фотоны, ударяясь о поверхность материала, выби­вают из него электроны.

Явление, при котором под воздействием световой энергии из материала вырываются электроны, называется фотоэффектом. Это явление используется в фотоэлементах.