Ефект Шотткі: подолання потенційного бар'єру для емісії електронів з металу
Електричне поле може впливати на поведінку електронів у металах, зокрема, на їх випромінювання. Одним з основних явищ, що вивчаються в цьому контексті, є ефект Шотткі, який описує зниження потенційного бар'єру, що перешкоджає емісії електронів з металу під дією зовнішнього електричного поля.
Метал-вакуумний бар'єр
У системі метал-вакуум межа між металом і вакуумом характеризується різкою зміною потенційної енергії для електронів. Ця зміна створює потенційний бар'єр, який електрони повинні подолати, щоб вийти з металу у вакуум. Висота цього бар'єру визначається так званою роботою виходу
Робота виходу
Робота виходу металу (
Φ
m
) – це мінімальна енергія, яку повинен набути електрон у металі, щоб вийти у вакуум. Вона є характерною властивістю металу і зазвичай вимірюється в електронвольтах (еВ). Значення роботи виходу для різних металів лежать в діапазоні від 2 до 6 еВ.
Ефект Шотткі полягає в тому, що прикладання зовнішнього електричного поля до системи метал-вакуум знижує висоту потенційного бар'єру для емісії електронів. Це явище назване на честь німецького фізика Вальтера Шотткі, який вперше описав його в 1914 році.
Ефект Шотткі виникає через те, що зовнішнє електричне поле змінює розподіл потенційної енергії електронів біля поверхні металу. Внаслідок цього потенційний бар'єр, який стримує електрони, зменшується і деякі електрони отримують достатньо енергії для його подолання та виходу з металу.
Застосування ефекту Шотткі
Ефект Шотткі використовується в різних електронних приладах, таких як:
- Термоелектронні емітери: У цих приладах напруга прикладається до катода, що призводить до емісії електронів під дією ефекту Шотткі. Ці електрони потім збираються анодом, створюючи електричний струм.
- Фотоелементи: У фотоелементах світло падає на поверхню металу і викликає емісію електронів за допомогою ефекту Шотткі. Ці електрони потім збираються і створюють електричний струм, пропорційний інтенсивності світла.
- Мікроскопія з емісією електронів: У цьому методі електронний пучок фокусується на поверхню зразка, що призводить до емісії електронів під дією ефекту Шотткі. Ці електрони потім збираються і створюють зображення поверхні зразка.
Висновок
Ефект Шотткі є важливим явищем в електроніці, яке широко використовується в різних приладах. Це явище пов'язане зі зниженням потенційного бар'єру для емісії електронів з металу під дією зовнішнього електричного поля. Розуміння ефекту Шотткі дозволяє розробляти нові електронні пристрої та вдосконалювати існуючі.
Часто задавані питання
- Що таке потенційний бар'єр для емісії електронів з металу?
- Що таке робота виходу металу?
- Як ефект Шотткі впливає на емісію електронів з металу?
- Як ефект Шотткі використовується в електронних приладах?
- Які фактори впливають на величину ефекту Шотткі?
