文档介绍：实验目的: 。。。实验仪器: WF-2 型金属电子逸出功测定仪和理想(标准)二极管。逸出功测定仪主要包括二极管灯丝温度测量系统、专用电源、显示测量电压电流的数字电表。实验内容与基本原理: (用被测金属钨丝做成)通以电流加热以提高阴极温度,温度的升高改变了金属钨丝内电子的能量分布,使动能大于 FE 的电子增多,使动能大于 bE 的电子数达到可观测的大小, 使从金属表面发射出来的热电子达到可检测的数目,因此在阳极 A 未加正电压( 图 -4中0 aU?) 时,连接两个电极的外电路中也将会检测到有热发射电流 I (称为零场电流) 通过。此零场电流强度I 由理查逊-热西曼公式确定,有???????? kT e AST I ? exp 2 () 它就是热电子发射测量电子逸出功的基本原理公式。式中 A 是和阴极表面化学纯度有关的系数(单位为 A/(m 2·K 2)),S 为阴极的有效发射面积(单位为 m 2),T 为发射热电子的阴极的绝对温度(单位为 K),k 为玻尔兹曼常数。此式显示出电子逸出功( e?)对热电子发射的强弱有着决定性作用。将式两边除以 2T ,再取对数,得 T AS kT e AS T I110 04 .5 lg30 .2 lg lg 3 2???????( ) 此式显示 2 lgT I 与T 1 成线性关系。如以 2 lgT I 为纵坐标,T 1 为横坐标作图,由直线斜率即可求出电子的逸出电势?和电子逸出功?e 。这样的数学处理方法叫理查逊直线法。 I 的测量当热电子不断从阴极射出飞向阳极过程中形成空间电荷,空间电荷的电场阻碍后续的电子飞往阳极,这就严重地影响零场电流的测量。为了克服空间电荷电场的影响,使电子一旦逸出就能迅速飞往阳极,不得不在阳极和阴极之间加一个加速场 aE 。但是, aE 的存在又会产生肖μAA fU aU aI fI K 图 -4 热电子发射电路图脱基效应,使阴极表面的势垒 bE 降低,电子逸出功减小,发射电流变大,因而测量得到的电流是在加速电场 aE 的作用下阴极表面发射电流 aI , 而不是零场电流 I 。可以证明零场电流 I 与 aI 的关系为 exp aaE I I T ? ??? ?? ?? ?对上式取对数,曲线取直,有 T EII aa30 .2 439 .0 lg lg??( ) 通常把阴极和阳极做成共轴圆柱形,忽略接触电位差和其它影响,则加速电场可表示为 1 2 1 ln( / ) aaUE r r r ?,其中 1r 和 2r 分别为阴极和阳极的半径, aU 为阳极电压(图 -4) 。把 aE 代入上式得 1 2 1 1 lg lg ln( / ) a a I I U T r r r ? ?