文档介绍：《金属电子逸出功的测定》实验指导与报告要求
电子发射
电子发射的分类:
⑴、光电发射:靠光照射金属表面引起电子发射。
⑵、热电子发射:加热金属使其中大量电子克服表面势垒而逸出。
⑶、二次电子发射:靠电子流或离子流轰击金属表面产生电子发射
⑷、场效应发射:靠外加强电场引起电子发射
2、热电子发射
⑴、无线电电子学的基础
⑵、真空管中从通电加热的金属丝阴极表面逸出电子的现象
二、实验目的和要求
1、了解热电子发射规律。
2、掌握逸出功的测量方法。
学****一种数据处理方法。
三、金属电子逸出功的测定原理简述
1、真空二极管的结构
阴极K 通以电流 If 加热
阳极A上加以正电压,在连接这两个电极的外电路中将有电流 Ia 通过
2、金属电子逸出功
⑴金属中电子能量分布
根据固体物理学中金属电子理论,金属中传导电子的能量分布按费米-狄拉克(Fermi-Dirac)分布,即:
式中WF称费米能级。
金属-真空界面表面势垒曲线(x为电子距离金属表面的距离)
逸出功定义:
⑵、根据费米-狄拉克能量分布公式,可以推导出热电子发射公式,称里查逊-杜什曼
(Richardson-Dushman)公式。
式中:I-热电子发射的电流强度(A)
S-阴极金属的有效发射面积(cm2)
k-玻尔兹曼常数
T-绝对温度
eV-金属的逸出功
A-与阴极化学纯度有关的系数
3、肖脱基效应
式中的I是不存在外电场时的阴极热发射电流。无外场时,电子不断地从阴极发射出来,在飞向阳极的途中,必然形成空间电荷,空间电荷在阴极附近形成的电场,正好阻止热电子的发射,这就严重地影响发射电流的测量。为了消除空间电荷的影响,在阳极加一正电压,于是阳极和阴极之间形成一加速电场Ea,使电子加速飞向阳极。然而由于Ea的存在,使阴极发射电子得到助力,发射电流较无电场时大。这一现象称肖特基(Schottky)效应。
根据二极管理论,考虑到阴极和阳极共轴,且是园柱形,并忽略接触电势差和其它影响,可推得
式中Ia和I0分别是加速电场为Ea和零时的阴极发射电流;r1和r2分别为阴极和阳极的半径;Ua为阳极电压。
4、外延法求零场发射电流
5、查理逊直线法求逸出电势
【实验内容】
1、按图接好线路,经检查无误后,接通电源予热10分钟。(阳极+连1接线柱。阳极-连6接线柱,灯丝电压+连3接线柱,--连5接线柱,安培表正极连4接线柱,负极连5接线柱,微安表正极连1接线柱,负极连2接线柱)
2、取不同的灯丝电流If (即对应于不同的温度T),,。对每一电流If,测阳极电压为20,30,40,……,120伏时的电流Ia。
注意,,以延长二极管寿命。每改变一次电流值,要恒温5发钟,使阴极达到热平衡。
3、用单对数坐标纸作lgIa-直线,求出截距1g I0,即求出不同电流If下的I0,查出对应的温度T。
4、作-直线。求直线的斜率Δ()/Δ()。计算钨的逸出功eφ。
5、与公认值时e=,作误差分析。
【实验原始数据】
If/A
Ua/V
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
Ia/μA