Главная » Просмотр файлов » Савельев - Курс общей физики Том 2 - Электричество

Савельев - Курс общей физики Том 2 - Электричество (934756), страница 41

Файл №934756 Савельев - Курс общей физики Том 2 - Электричество (Савельев - Курс общей физики Том 2 - Электричество) 41 страницаСавельев - Курс общей физики Том 2 - Электричество (934756) страница 412013-09-04СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 41)

Любопытно, что у некоторых металлов знак с1я соответствует положительным носителям тока. Это объясняется особым перекрыванием зон, при котором часть электронов переходит с верхних уровней валентной зоны на нижние уровни другой зоны. В результате возникают в равном количестве как свободные электроны, так. и дырки.

Проводимость такого металла имеет смешанный (электронно-дырочный) характер. Аномальный (для металлов) знак эффекта Холла обусловлен тем, что дырки обладают большей подвижностью, чем электроны„ 5 74. Работа выхода Металлы не приобретают сами по себе положительного заряда. Значит, электроны проводимости не могут самопроизвольно покидать металл в заметном количестве. Это объясняется тем, что металл представляет для электронов потенциальную яму. Покинуть металл удается только тем электронам, энергия которых оказывается достаточной для преодоления потенциального барьера, имеющегося на поверхности. Силы, обусловливающие этот барьер, имеют следующее происхождение.

Случайное удаление электрона от наружного слоя положительных ионов решетки приводит к возникновению в том месте, которос покинул электрон, избыточного положительного заряда. Кулоновское взаимодействие с этим зарядом заставляет электрон, скорость которого не очень велика, вернуться обратно. Такг(м образом, отдельные электроны все время покидают поверхность металла, удаляются от иее на несколько межатомных расстояний и затем поворачивают обратно. В результате металл оказывается окруженным тонким облаком электронов.

Это облако образует совместно с наружным слоем ионов двойной электрический слой (рнс. 150; кружки — ионы, черные точки — электроны). Силы, действующие на электрон в таком слое, направлены внутрь металла. Работа, совершаемая против этих сил при переводе электрона из металла наружу, идет на увеличение потенциальной энергии электрона (рр. Ф о к к о+ о+' Ф (+) Рис. 151. Рнс. 150.

нием Мур — — — е!р (см. формулу (10.5)1. Поскольку заряд электрона отрицателен, потенциал точки и потенциальная энергия электрона имеют разные знаки. Отсюда следует, что потенциал внутри металла больше, чем потенциал в непосредственной близости к его поверхности (мы будем для краткости говорить просто «на поверхностиъ), на величину %'ро/е. Сообщение металлу избыточного положительного заряда увеличивает потенциал как на поверхности, так и внутри металла. Потенциальная энергия электрона соответственно уменьшается (рис. 152, а).

На рис. 152, б даны кривые В'н и !р для случая, когда металл заряжен отрицательно з). ') Потенциальная яма для электронов, заполняющих уровни нижних зон (т. е. прочно связанных со своими атомами), имеет большую глубину. Все рассуждения этого параграфа относятся к валентным электронам. з) В последнем случае высота потенциального барьера пенного понижается (соответственно умеиьшаегся работа выхода). Это яв. ление называется эффектом Шотткн. Таким образом, потенциальная энергия валентных электронов ') внутри металла меньше, чем вне металла, на величину, равную глубине потенциальной ямы %'вз (рис. 151).

Скачок потенциальйой энергии происходит на длине порядка нескольких межатомиых расстояний ( 10 ' м), поэтому стенки ямы можно считать вертикальнымн. о е Потенциальная энергия в- электрона связана с потен- Э гО+ циалом точки,в которой находится электрон, соотноше- Полная энергии электронов в металле слагается из потенциальной и кинетической энергий. Как было выяснено в $ 71, значения кинетической энергии электронов проводимости заключены при абсолютном нуле в пределах от О до совпадающей с уровнем Ферми %'агах, На г — = — -ч оэ ! ! ! ! + а7 Рис.

1Ж рис. 153 энергетические уровни зоны проводимости вписаны в потенциальную яму (пунктиром изображены незанятые прн О'К уровни). Для удаления за пределы металла разным электронам нужно сообщить неодинаковую энергию. Так, электрону, находящемуся на самом нижнем уровне зоны проводимости, необходимо сообщить 1„ энергию Иуро, для электрона, " я' находящегося на уровне фер- Н ми, достаточна энергий руров 1)Угнан 1)рве )Рн Наименьшая энергия, которую необходимо сообщить электрону для того, чтобы удалить его из твердого или жидкого тела в вакуум, пазы.

вается работой выхода. Работу выхода прннятообозначать через еф, где ф — -величина, имеющая размерность потенциала и называемая потенциалом выхода. В соответствии со сказанным выше работа выхода электрона из металла определяется выражением ') еф= йу,о- йу,. (74.1) ') Величину (74.1) иногда иаэывают эффективной работой выхода, а )Рээ †полн работой выхода.

267 5(ы пришли к этому выражению в предположении, что температура металла равна 0'К. При других температурах работу 'выхода также определяют как разность глубины потенциальной ямы и уровня Ферми, т. е. распространяют определепис (74.!) на любые температуры. Это же определение применяется и для полупроводников. Работа выхода электрона из металла немного зависит от температуры. Это вызвано тем, что, как отмечалось в ф 71, изменяется с температурой уровень Ферми Юг. Кроме того, нз-за обусловленного тепловым расширением изменения средних расстояний между атомами слегка изменяется глубина потенциальной ямы )Рва.

Величина работы выхода очень чувствительна к состоянию поверхности металла, в частности к ее чистоте. Подобрав надлежащим образом покрытие поверхности, можно сильно снизить работу выхода. Так, например, нанесение на поверхность вольфрама слоя окисла щелочноземельного металла (Са, Бг, Ва) снижает работу выхода с 4,5 эв (для чистого %) до 1,5 — 2 эв. 5 75. Термоэлектронная эмиссия.

Электронные лампы Термоэлектронной эмиссией называется испускание электронов нагретыми твердыми или жидкими телами. Нас в этом параграфе будут интересовать только металлы. Явление термоэлектрон- ной эмиссии объясняется а л тем, что вследствие распрел деления по энергиям имеется некоторое количество 4~ электронов, энергия кото- рых достаточна для того, У чтобы преодолеть потенРяс. !54, циальный барьер, имеющий- ся на границе металла. При повышении температуры количество таких электронов резко возрастает и делается вполне заметным.

Исследование термоэлектронной эмиссии удобно производить с помощью схемы, изображенной на рис. 154. Осиовиым элементом схемы является двух зле кт роди ая лампа, называемая также вакуумным диодомм. Оиа представляет собой хорошо откачаиный металлический или стеклянный баллон, внутри которого имеются два электрода — катод г( и анод А. Конструктивно электроды могут быть выполнены разными способами. В простейшем случае катод имеет форму тонкой примой нити, анод — коаксиальиого с ией пилиидра (рис. 155).

Катод нагревается током, создаваемым батареей какала Б„. Температуру накала можно менять, регулируя с помощью реостата Я, силу тока накала. На электроды Рнс. 155. Рна. 155. подается напряжение от аиодиой батареи Б,. Величину аиодиого напряжения Г1н можно изменять с помощью потсициометра Йэ и измерять вольтметром У (Ун считается положительным, если потенциал анода выше потенциала катода).

Гальванометр 6 предназначен для измерения силы аиодиого тока 1н. Если установить постоянный накал катода и сиять зависимость силы аиодиого тока 1, от аиодного иапряжеиия О„то получается кривая, изображенная иа рис.156 (различиые кривые соответствуют разным температурам катода). Эта кривая называется вольт-ампериой характеристикой. При О, = 0 вылетевшие из катода электроны образуют вокруг него отрицательный пространственный заряд — электронное облако. Это облако отталкивает вылетающие из катода электроны и ббльшую часть их возвращает обратно.

Все же небольшому числу электронов удае~ся долететь до анода, в результате чего в аиодиой цепи будет течь слабый ток. Чтобы полностью прекратить попадание на анод электронов, т. е. сделать 1» равным нулю, необходимо приложить между катодом и анодом некоторое отрицательное напряжение. Следовательно, вольт-амперная характеристика диода начинается не в нуле, а немного левее начала координат. При малых положительных значениях (/х сила анод- ного тока изменяется пропорционально (/,~*. Теоретически эта зависимость была получена Ленгмюром и Богуславским и называется 'законом трех вторых.

Характеристики

Тип файла
DJVU-файл
Размер
4,73 Mb
Тип материала
Предмет
Учебное заведение
Неизвестно

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6529
Авторов
на СтудИзбе
301
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее