Ma’ruza Mavzu: Elektrodinamika. Elektrostatika

Termoelektron emissiya

Boguslavskiy-Lengmyur qonuni

Elektron lampa

Tayanch so‘z va iboralar

Vakuum, termoelektron emissiya, diod, anod , katod.

Metall tarkibidagi erkin elektronlarga chiqish ishini engishga etarli energiya berilsa ular metall sirtidan uchib chiqishlari mumkin. Bu hodisani elektron emissiya hodisasi deyiladi. Elektronlar qanday energiya hisobiga uchib chiqishiga qarab termoelektron, fotoelektron, ikkilamchi elektron va avtoelektron emissiyalar deyiladi.

Qizdirilgan metallardan elektronlarning uchib chiqishiga termoelektron emissiya xodisasi deyiladi. Metallarda erkin elektronlar soni ko‘p va ularning tezliklari turlicha bo‘lganligi uchun o‘rtacha temperaturada ham ayrim elektronlar chiqish ishini engishga etarli energiyaga ega bo‘lib metall sirtini tark etib turadilar. Temperatura ortishi bilan esa metallning sirtidan uchib chiqayotgan elektronlarning oqimi sezilarli ortadi. Termoelektron emissiyaning qonuniyatlarini vakuumli diod deb ataladigan ikki elektrodli lampa yordamida o‘rganish mumkin.
Vakuumli diod, ichiga anod (A) va katod (K) deb ataladigan ikkita elektrod joylashtirilgan va havosi so‘rib olingan shisha yoki metall ballondan iborat. Diodning katodi, elektronning chiqish ishi nisbatan kichik bo‘lgan, metall oksidlar bilan qoplangan qiyin eriydigan metall simdan yasaladi. Uning anodi esa katodni o‘rab olgan silindr shaklidagi metalldan yasaladi.Elektr sxemalarda diodning tasvirlash va ulash 1-rasmda ko‘rsatilgan:
_K - tok manbai orqali katoddan tok o‘tkazilsa, u qiziydi va undan elektronlar uchib chiqadi, yaoni termoelektron hodisa ro‘y beradi. Agar anodga _A - tok manbaining musbat qutbi ulansa lampadan tok o‘tadi, manbaning manfay qutibi ulanganda lampadan tok o‘tmaydi. Demak, katoddan manfiy zaryadli zarrachalar - elektronlar uchib chiqayotganiga ishonch hosil qilish mumkin.
Katod xarorati o‘zgarmas bo‘lganda lampadan o‘tayotgan I tokning katod va anod oralig‘ida hosil qilingan kuchlanish U ga bog‘lanishini, odatda, lampaning Volt-Amper xarakteristikasi (VAX) deyiladi. Diodning VAX si Rossiyalik fizik S.A. Boguslavskiy va amerikalik fizik I.Lengmyurlar tomnidan atroflicha o‘rganilgan. Ularning olgan natijalariga ko‘ra, anod kuchlanishining uncha katta bo‘lmagan musbat qiymatlarida termoelektron tok quyidagi qonuniyat bo‘yicha o‘zgaradi:
I_a  VU^3/2, (1)
bu erdagi V- koeffitsent elektrodlarning shakli, o‘lchami va ularning o‘zaro joylashiga bog‘liq, yaoni berilgan diod uchun o‘zgarmas kattalik.


(1) ifodani 32 yoki Boguslavskiy-Lengmyur qonuni deyiladi. Anod kuchlanishi ortishi bilan tok o‘zining maksimal qiymatigacha o‘sib o‘zgarmas bo‘lib qoladi. Tokning maksimal qiymatini to‘yinish toki deyiladi. Uning qiymati katodning xaroratiga proporsional bo‘ladi. Tajribada kuzatilgan VAX ni quyidagicha tushuntirish mumkin. Qizdirilgan katoddan uchib chiqayotgan elektronlar tezligi turlicha bo‘ladi. SHuning uchun ularning bir qismi to‘g‘ridan-to‘g‘ri anodga etib borishlari va I₀₁ yoki I₀₂ toklarni xosil qiladilar. Tezligi katta bo‘lgan elektronlarning katod oldida tutib qolish uchun anodga U_t tormozlovchi manfiy kuchlanish qo‘yish kerak.
T₂>T₁ bo‘lgani uchun I₀₂ ham I₀₁ dan katta bo‘ladi, chunki xarorat ortishi bilan katoddan katta tezlikda uchib chiqayotgan elektronlarning soni ham ortadi.
Katodga nisbatan anodning potensiali ortgan sari unga etib kelayotgan elektronlarning soni orta boshlaydi va tok kuchi dastlab 3/2 qonuni bilan o‘sa boshlaydi. U ning qiymati o‘sishi bilan birlik vaqt ichida anodga etib kelayotgan elektronlarning sonining ortishi kamaya boshlaydi, natijada tokning o‘sishi ham kamayadi va nixoyat berilgan haroratda katoddan birlik vaqt ichida uchib chiqayotgan elektronlarning barchasi birlik vaqt ichida anodga kelib tusha boshladi. SHuning uchun U ortishiga qaramasdan tok kuchi o‘zgarmay qoladi, ya’ni anod toki to‘yinadi.
Katodning harorati orttirilsa undan uchib chiqayotgan elektronlarning soni ham ortganligi uchun to‘yinish toki ham katta bo‘ladi. Demak to‘yinish tokining zichligi katod materialining elektronlarni emissiyalash qobilyatini belgilaydi.
Kvant statistikasi qonunlariga asoslanib Richardson va Deshmanlar to‘yinish tokining zichligi quyidagi ko‘rinishga ega ekanligini nazariy aniqlaganlar:
(2)
Bu erda A- elektronning katoddan chiqish ishi, T- termodinamik temperatura, S= 1.2 10 ⁶ Am² metallar uchun bir xil doimiy koeffitsent. k- Bolsman doimiysi.
(2) dan ko‘rinib turibdiki A ning kamaytirish orqali j ni kuchaytirish mumkin. Shuning uchun ham katod chiqish ishi kichik bo‘lgan metall oksidlari bilan qoplanadi.
Termoelekton emissiya hodisasi texnikada keng foydalaniladi (elektron lampa, rentgent va televizor trubkalari).