Тізбектің бөлігі үшін Ом заңын электрондық ұғым негізінде қорыту

28. Металл өткізгіште түрлі бағыттағы ретсіз жылулық қозғалысқа қатысатын электрондардың орташа саны шамамен өз ара тең, сондықтан металда электр тогы жоқ. Егер өткізгіштің ұштарында потенциал айырымдарын туғызсақ, онда электрондар өткізгіштегі электр өрісіне қарсы басым қозғалыс алады (12-сурет). Электрон решетканың түйіндерімен әрбір соқтығысқан сайын өзінің жылдамдығын толық жойып, келесі соқтығысқанға дейін электр өрісінің күші әсерінен тұрақты үдеумен (бастапқы жылдамдықсыз) қозғалады деп есептейік. Сонда электронның үдеуі

Ньютонның екінші заңы бойынша былай анықталады:

Бұл формулада Ғ — кернеулігі Е электр өрісінің электронға эсер ететін күші (е — электрон заряды, т — массасы).

Электронный, электр өрісіндегі орташа жылдамдығы:

Электронның бұл жылдамдыктан басқа жылулық (ретсіз) қозғалыстағы жылдамдығы (v ж) болады. Оның бұл жылулық козғалыстағы жылдамдығы электр өрісіндегі орын ауыстыру жылдамдығынан әлденеше есе артық. Мысалы, бөлме температурасында электронный, жылулық козғалысының орташа жылдамдығы шамамен 105 місек, ал кернеулігі £ = 100 в/м электр өрісінің әсерімен бағытталған қозғалыс жылдамдығы секундына метрдін, оннан бір үлесіндей ғана болады. Енді электронный, екі соқты-ғысу аралығындағы жолының орташа ұзындығын X әрпімен белгілесек, сонда еркін жүру уақыты:

болады. Мұнда біз реттелген қозғалыс жылдамдығын соншалық аз шама болғандықтан ескермедік. Сонда орташа жылдамдық:

Сөйтіп, өткізгіште электр өрісі бар кезде электрон екі қозғалысқа: (жылдамдығы —■ Ьж) ретсіз жылулык және өріске қарсы (жылдамдығы — v) реттелген қозғалысқа қатысады. Өткізгіштің көлем бірлігіндегі электрондарының саны (п) және олардың орыи ауыстыру жылдамдығы (v) неғұрлым көп болса, онда токтың тығыздығы да (і) соғұрлым көп болады, яғни:

Көлденең қимасы 5 өткізгіштегі электр тогының күші мынаған тең:

Ұзындығы 1 өткізгіштің ұштарындағы потенциалдар (U) айырымы Е= —т~ қатысымен анықталатыны кернеулік векторының шамасымен байланысты болғандыктан, ток күші мынаған тең болады:

29. Бұдан өткізгіштің меншікті кедергісі мынаған тең болады:

30. Меншікті кедергі формуласына (10) анализ жасау денелердің электрлік қасиеттерін түсіндіруге мүмкіндік береді. Металдардың меншікті кедергісін қарастырайық. Металдарда өткізгіштік электрондардың концентрациясы п (заттың 1 куб метріндегі электрондар саны) металдың валенттілігі ■—«А»-ны 1028 санына көбейт-кенге тең және сыртқы жағдайға байланысты болмайды: Сондықтан металл өткізгіштің меншікті кедергісі (10 формуланы қараңыздар) тек қана электрондардың жылулық қозғалысының жылдамдығына (ож) және еркін жүру жолының ұзындығына (X) байланысты. Өткізгіштің температурасы жоғарылаған сайын, электрондардың жылулық қозғалыс жылдамдығы, газдағы сияқты, артады, демек, металдың кедергісі көбейеді. Неғұрлым еркін жүру жолы ұзын болса, яғни электрондар решетка түйіндерімен неғұрлым сирек соқтығысса, меншікті кедергі (р) соғұрлым аз болады. Өткізгіштік электрондары электр өткізгіштікке ғана қатысып қоймай, заттың жылу өткізгіштігіне де қатысады. Металда электрондар концентрациясы (п) өте зор, сондықтан, олар токты және жылуды жақсы өткізеді. Диэлектриктерде еркін электрондар шын мәнінде жоққа тән, сондықтан олар токты ғана нашар еткізіп қоймай, жылуды да нашар өткізеді. Электрондық теория басқа да түрлі орталардың электрлік және оптикалық қасиеттерін түсіндіреді (әсіресе сапа жағынан).

31. Солай бола түрса да, классикалық электрон-дық теория кейбір мәселелерде тәжірибеде дәлелденген фактілерге қайшы келетін қорытындыға әкеп соғады. Солардың кейбіреулерін қарастырайық.

Температураның көтерілуіне қарай металл өткізгіштердің кедергісі артатынын жоғарыда айтып кеттік. Алайда, онда келтірілген формула (10) қайсыбір қорытпалардың (манганин, константан) меншікті кедергісі не себепті іс жүзінде температураға байланысты емес екенін, жеткілікті төмен температурада не себепті төтенше өткізгіштік құбылысы байқалатынын түсіндірмейді.

Электрондық теория қорытындылары (оларды біз бұл арада келтіріп отырғанымыз жоқ) металдың меншікті кедергісі абсолют температураның квадрат түбіріне пропорционал екенін дәлелдесе, ал тәжірибе меншікті кедергі температураның бірінші дәрежесіне тура пропорционал екенін көрсетеді.

Молекулалық физика бойынша: бір атомды кри-сталдардың бір грамм-молекулаға келетін жылу сыйымдылығы (тұрақты келемде) шамамен 6 кал/град, ал бір атомды газдар үші'н 3 кал/град. Демек, металл үшін біз 6 каліград +3 кал/град=9 кал/град алуы-мыз керек, ал тәжірибе жүзінде 6 кал/град шығады. Демек, жылулық қозғалыста электрондар ролі туралы үғым дұрыс болмайды.

32. Мұнда электрондық теориянын қайшылығы дұрыс тұжырымның жасалмауынан, яғни электрондардың қозғалысы, газ молекулаларының қозғалысы сияқты, Ньютон механикасының заңдарына бағынады деп тұжырымдаудан туып отыр. Классикалық электрондық теория өткізгіштердің, шала өткізгіштердің, диэлектриктердің злектр еткізгіштігін бірыңғай көзқарас тұрғысынан түсіндіре алмайды.

Шынында да, мысалы, металдардағы электрондар энергиясы калыпты температурада оған болымсыз ғана тәуелді, ал электрондық газдың жылу сыйымды лығы нольге жуық, сондықтан электрондық газдың болуы металдың жылу сыйымдылығыиа іс жүзінде ешбір эсер етпейді.

Бұған кванттық механикаға негізделген электр өткізгіштіктің зоналық теориясы жауап береді.

4. Денелердің электр өткізгіштігінің зоналық теориясы

33. Зоналық теория бойынша барлық денелер тыйым салынған зонаның (AW) еніне (7-сурет) байла-нысты шартты түрде өткізгіштер, шала өткізгіштер және диэлектриктер болып бөлінеді. Егер оның ені нольге тең болса, онда зат өткізгіш болады, егер ол 2 эв-тен аспайтын болса, онда ол шала өткізгіш, ал егер тыйым салынған зонаның ені 2 эв-тен артық болса, онда зат диэлектрик болады.

Өткізгіштік электрондардың кристалл арқылы қозғалуы рұқсат етілетін зоналар шектерінде жататын әр түрлі энергиялар арасында бола алады. Электр тогын туғызуға тек валенттік зонаның электрондары ғана қатысады.

35. Диэлектриктерде валенттік зона толығымен электрондармен толтырылған. Диэлектриктерде тыйым салынған зона ете үлкен (13,б-сурет) және жақсы диэлектриктерде 20 эв дәрежесіне жетеді. Сондықтан қалыпты жағдайда валенттік зонадағы электрондар еркін электрондарға айналмайды да, диэлектрик изолятор болады. Валенттік зонадағы электронға өте жоғары энергия бергенде олар тыйым салынған зонадан өте алады, мұндайда диэлектрик еткізгішке айналады (диэлектрикті электрлік тесіп өту, оның изоляторлық қасиетін жояды).

36. Бізді қоршаған көптеген қатты денелер — шала еткізгіштер. Оған Менделеевтің

периодтық системасының IV, V және VI группасындағы кейбір элементтер (14-сурет), көптеген тотықтар, металдардың күкіртпен, селенмен, теллурмен қосылыстары, бірқатар органикалық заттар жатады.

37. Шала өткізгіштердің қалыпты жағдайдағы меншікті кедергісі металдардан көп те, диэлектриктерден аз. Шала өткізгіштердің электр өткізгіштігі температураға, жарықтануға, электр өрісінің әсеріне, қысымға, қоспалардың болуына аса тәуелді. Шала еткізгіште тыйым салынған зонаның ені онша үлкен емес (13,в-су-рет), мысалы, германий үшін AW = 0,75 эв, кремний үшін Д№=1,2 эв шамасында. Химиялық таза шала өткізгіш абсолют нольде диэлектрик болып табылады: валенттік зона, электрондармен толық толтырылады, ал өткізгіштік зонасында электрондар жоқ.

38. Температура жоғарылағанда валенттік зонаның электрондары еркін зонаға өте бастайды. Шала өткізгіште, металдағы сияқты, электрондық өткізгіштік пайда болады. Электр өрісі бар кезде электр тогы (/в) өткізгіштік зонасында электрондардың орын ауыстыруы есебінен туады.

39. Шала өткізгіштерде электрондық өткізгіштіктен басқа кемтікті электр өткізгіштік

т с болады. Өткізгіштік зонасына өткен трон валенттік зонада кемтік деп аталатын бос орын қалды-рады. Вакансияны (кемтікті) көрші электрон толтыруы мүм-кін, ал оның орнында жаңа кемтік пайда болады, бұл кем-тікті кезегімен келесі бір элек¬трон басуы мүмкін, т. т. Элек¬тр өрісі жоқ кезде электрондар мен кемтіктер тәртіпсіз (хаос-ты) жылулық қозғалыста бо¬лады. Бұл кезде электрон-кемтік парлары түзіліп қана қой-майды, сонымен бірге кері процесс — рекомбинация процесі — туып, өткізгіштік электрондар кемтіктерді толтырады (15-сурет).

Валенттік зонаның жоғарғы энергетикалық деңгейі кемтікпен толған болсын делік. Электо өрісі түған кезде электрон төменгі деңгейден жоғарғы деңгейге ауысып кемтікті толтырады (16-сурет). Бірақ мұның есесіне оның орнында жаңа кемтік пайда болады. Ал оны келесі электрон толтырады т. с. с. Сөйтіп электрондар өріске қарсы, ал кемтіктер оған қарама-қарсы бағытта қозғалғандай болып шығады. Мұның өзі кемтікті ток Ік. Кемтіктердің электр өрісінде орын ауыстыру бағытына қарап, оларды оң электр зарядтарын тасушы деп есептеуге болады.

Көрнекілік үшін мынадай мысал келтірейік. Кластағы парталардың барлық қатарларында окушылар отыр делік. Бірінші қатардан бір окушы тұрып шығып кетті. Демек, оның орны босады (яғни «кемтік» пайда болды). Екінші қатарда отырған бір оқушы бірінші қатардағы сол бос орынға ауысып отырды. Сонда екшші қатарда бос орын («кемтік») паида болды, ал ол бос орынға үшінші қатардағы оқушы отыруы мүмкін. Сөйтіп, бос орын бір қатардан бір қатарға ауысып отырады. Міне, шала өткізгіштердегі кемтікті атомдардың пайда болуы, қарапайым түрде айтқанда, дәл осындай.

40. Сөйтіп, шала өткізгіштердегі электр тогы өткізгіштік зонасындағы өткізгіштік электрондардан жәнетваленттік зонадағы кемтіктерден пайда болады. Сонда, жалпы ток:

Кемтіктерге қарағанда, электрондар әлдеқайда шапшаң қозғалатьшдықтан, электрондық токты кемтіктік токқа тең деп қарауға болмайды.Химиялық таза шала өткізгіштердің өткізгіштігі (электрондық-кемтіктік әткізгіштік) меншікті өткізгіштік деп аталады.

41. Шала өткізгіштерде электрондардың концентрациясы температураға ете тәуелді болады. Мысалы, бөлме температурасындағы 1 куб. метр германийде1019 өткізгіштік электрондар бар. Температура одан әрі жоғарылаған сайын, өткізгіштік электрондар саны артады, сөйтіп, шала еткізгіш электр еткізгіштігі жағынан металға жақындайды.

42. Шала өткізгіштерге қоспа қосып, олардың не электрондық еткізгіштігін, не кемтіктік өткізгіштігін басым етуге болады.

43. Электрондық өткізгіштік қасиеті бар шала еткізгіш (п типтес1) шығарып алу үшін донорлық қоспаларды пайдаланады. Донорлық қоспалы атомдардың қайсыбір бос емес тыйым салынған зонасында болады да, бірақ өткізгіштік зонасына шекаралас орналасады (17-сурет).

Сонда қоспалы деңгейдің электрондары-ның біраз бөлігі жылулық қозғалыс нәтижесінде өткізгіштік зонасына ауысады да, ондағы электрондар концентрациясын арттырады. Мысал ретінде кремний кристалын қарастырайық. Кремний атомында төрт валенттік электрон көршілес атомдармен коваленттік байланыс жасайды (18-сурет).

Қоспа ретінде бес валентті мышьякті қолданайық. Сонда оның төрт электроны кремнийдің көршілес атомының төрт электронымен ковалентті (қосарлы электронды) байланыс жасайды, ал бесінші электрон ковалентті байланысқа қатыспайды (19-сурет) және сондықтан кремний атомдарының валенттік электрондарына қарағанда әлдеқайда жоғарырақ энергетикалық деңгейде болады. Бұл энергетикалық деңгей кремнийдің тыйым салынған зонасындағы өткізгіштік зонасы астында орналасады.

44. Кемтікті өткізгіштік қасиеті бар шала өткізгіш шығарып алу үшін р типтес1, акцепторлы2 қоспаны пайдалану керек. Қоспалы атомдардың злектрондар-мен толтырылмаған деңгейлері шала өткізгіштің тыйым салынған зонасында болады да, бірақ валенттік зонаға таяу орналасады (20-сурет). Бұл жағдаида электрондардың валенттік зонадан қоспаның бос деңгейіне ауысуы үшін, химиялық таза шала өткіз-гішке қарағанда, өте аз энергия қажет болады.

Жылулық қозғалыс кезінде электрондар валенттік зонадан қоспаның энергетикалық деңгейлеріне ауы-сады да, сөйтіп валенттік зонада кемтіктер пайда болады.

Мысал ретінде кремнийдің индиймен қоспасын қарастырайық (21-сурет). Индий үш валентті, демек, бұл — кремнийдің көршілес төрт атомымен байланыстарының бірі үзілді деген сөз, оған электрон жетіспейді, олай болса мұнда кемтік пайда болды. Ал мышьяктің электрондарына қарағанда, индийдің валенттік электрондарының энергиясы аз болғандықтан да, олар кремнийдің валенттік зонасына жақын орналасады. Шала өткізгіштің кристалдық решеткасында қоспалы атомдар бір-бірінен алые орналаскан, тіпті олар өз ара әсер етпейді деуге болады, сондықтан да қоспалар атомдарының энергетикалық деңгейлері ыдырамайды.

45. Қоспаның тіпті өте аз мөлшері шала өткізгіштің электрлік қасиеттерін күшті езгертеді. Мысалы, егер германийдің әрбір миллион атомына тек қана бір атом қоспа кіргізсек, онда оның өткізгіштігі мың есе артады.

46. Электронды-кемтікті ауысу деп өткізгіштігі әр типтес екі шала өткізгіштің тиісу шекарасындағы аймақты айтады. п және р типті шала өткізгіштер бір кристалдың өзінде қоспалардың көмегімен жасалады. Бұл шала өткізгіштердің тиіскен шекарасы арқылы кристалдың п аймағынанр аймағына электрондар, ал кері бағытта кемтіктер етеді (диффундирлейді). Кемтікті шала өткізгіште, электр зарядтарын негізгі тасушылар — кемтіктерден басқа қосалқы (негізгі емес) тасушылар — п және р аймақтарының бөліну шекарасьшда — электрондар пайда болады; электронды шала еткізгіште негізгі тасушылар — электрондардан басқа, шекаралас қабатта қосалқы тасушылар — кемтіктер пайда болады (22-сурет).

п және р шала өткізгіштердің бөліну шекарасында рекомбинация: кемтіктерді электрондардың толтыруы жүріп жатады. Осының салдарынан шала өткізгіштердің шекаралас кабатында негізгі тасушылардың концентрациясы азаяды, ал қабаттардың кедергісі артады. Кедергінің арту аймағы жаппалы қабат деп аталады. Оның қалыңдығы ете аз: 10~5—10^6 м шамасында.

Шекаралас қабаттар арасында қосалқы заряд та-сушылар потенциалдардың контактлік айырымын және соған сәйкес электр өрісін түғызалы (22-суретте осы өрісті Ео кескінделген). Ео өрісі заряд тасушылардың электронды-кемтікті ауысуы арқылы орың ауыстыруына бөгет жасайтын кернеүлік векторы.

Егер электронды шала еткізгіштің потенциалын ноль деп алсақ, онда жаппалы қабаттағы потенциалдардың бөліну графигі 22-суретте көрсетілген қисықпен кескінделеді. Одан көргеніміздей, потенциалдардың контактілік айырымы потенциалдық барьер туғызады.

Ео өрісінің әсерінен қосалқы заряд тасушылар бір шекаралас қабаттан екіншіге жөнкіп көшеді. Сондықтан электронды-кемтікті ауысу динамикалық тепе-теңдік күйде болады, яғни әрбір уақыт бірлігі ішінде п және р шала еткізгіштердің беліну шекарасы арқылы қарама-қарсы бағытқа белгілі бір мөлшерде негізгі заряд тасушылар диффузияланады және сондай мөлшерде қарсы бағытқа қосалқы заряд тасушылар жөңкиді.

47. Сыртқы ток көзін қосқанда, 23д-суретте көрсетілгендей, сыртқы электр өрісі бағыт жағынан ішкімен бағыттас болады да, потенциалдық барьердің шамасы артады. Сыртқы өрістің әсерінен шала өткізгіштердің шекаралас аймағынан негізгі заряд тасушылар қашықтайды да, жаппалы қабат қалыңдайды, сөйтіп, оның кедергісі артады. Тізбектен тек аздаған кері ток жүреді (Ео өрісінің әсерінен қосалқы заряд тасушылар қозғалады).

Егер ток көзінің полярлылығын өзгертетін болсақ (23,6-сурет), онда сыртқы epic Eo өрісіне қарсы бағытталады да, потенциалдық барьер төмендейді, ал жаппалы қабат жұқарады, яғни оның ені кемиді, сөйтіп, тізбектен айтарлықтай ток жүреді (былайша айтқанда, бұл р — п ауысудың тура немесе өткізуші бағыты болады).

Сөйтіп, электронды-кемтікті ауысу іс жүзінде бір бағытты өткізгіштік қасиетке ие. Оның бұл қасиеті шала өткізгіштікте қолданылады. р типтес шала өткізгіш анод, ал п типтесі катод болады.

Токты кері өзгертіп қосқанда, ток ең алдымен тез өседі (23,а-сурет), өйткені бүл кезде заряд тасушылардың диффузиясы кенет төмендейді. Потенциалдық барьер өсетін болғандықтан, кернеу ондаған вольт артқанда ток не бары ондаған микроамперге артады. Одан әрі ток шамалы ғана өседі. Кернеудің қайсыбір мәнінде электронды-кемтікті ауысуды электрлік тесіп өту пайда болады, бұл кезде кері ток күрт еседі, ал жаппалы қабаттың кедергісі де кенет төмендейді. Электронды-кемтікті ауысу характеристикасының түзу сызықты еместігі оның Ом заңына бағынбайтындығын көрсетеді. Электрлік тесіп өтудің туннельдік түрі бір назар аударарлық жай, өйткені мұндай тесіп етуде, электрон қабатты өз энергиясын өзгертпей тесіп өтеді.

49. п — р — п немесе р — п — р типтес электронды-кемтікті ауысу транзисторлар деп аталатын шала өткізгішті триодтарда (үш электродты приборларда) қолданылады.

50. р — п — р типтес триодта шеткі аймақтардың электрондық өткізгіштігі (25-сурет), ал ортадағы өте жұқа аймақтың кемтікті өткізгіштігі болады. Ондағы 1-аймағы — триодтың эмиттері, 2-аймағы — базасы, немесе негізі, 3-аймағы — коллектор деп аталады. Эмиттер тура (еткізуші) бағытта қосылады, ол электрондарды немесе кемтіктерді инжекциялайды (шығарады), триодтардың р — я — р немесе п — р — п түрлеріне қарай, коллектор жабушы бағытқа косылады, сөйтіп, ол электрондарды (немесе кемтіктерді) жинайды, яғни қабылдайды. р — п — р типті триодта болатын процестерді біраз жүйелі қарастырайық. Қоректендіру көзін (Б э) қосқанда (25-сурет) эмиттерлік ток (1 э) пайда болады. Бұл ток негізінен эмиттердің базаға инжекциялайтын (шығаратын) кемтіктерінен пайда болады да, азғантай ғана бөлігі эмиттерден базаға көшетін элек-трондардан пайда болады (базаның донорлық қоспасынан гөрі эмиттер акцепторлық қоспамен көбірек қаныққан). Базаға түскен кемтіктер негізгі заряд тасушылар емес, олар бірден екі процеске түседі: бірі — диффузия процесі, мүның нәтижесінде кемтіктер бүкіл база көлеміне біркелкі бөлінуге тырысады, екіншісі — негізгі заряд тасушылармен — электрондармен — рекомбинациялану процесі. База қүрамында донорлық қоспасы аз п — шала өткізгіштен жасалады. Базада еркін электрондардың концентрациясы аз болады, сондықтан базаға түскен кемтіктердің біразы ғана ре¬комбинация процесіне қатысады.

Сыртқы тізбектен базаға базалық ток (Іб) түзетін жаңа электрондар келеді. База жұқа болғандықтан эмиттер инжектирлейтін кемтіктердің негізгі массасы базаның бүкіл қабатына диффузияланады да, коллектордың электр өрісіыің әсеріне ұшырайды, сөйтіп кемтіктердің п — р ауысуы арқылы коллектор аймағына жөңкіле көшуі басталады, яғни коллекторлық тізбекте Iк ток пайда болады.

Эмиттер тогы жоқ кезде коллектор тізбегінен қосалқы заряд тасушылар туғызған аздаған бастапқы ток жүреді.

51. п — р — п типті транзистордың (26-сурет) жұмыс принципіде осыған ұқсас. Эмиттер база аймағына электрондарды инжектирлейді. Ал злектрондардың аздаған бөлігі ғана базадағы кемтіктерді рекомбинациялайды, ал олардың дені бүкіл база көлеміне диффузияланады да,, оларды коллектордың электр. ерісі қармап алады, сөйтіп, электрондар р — п ауысуы арқылы коллектор аймағына жөңкіледі де, коллектор тізбегінде ток пайда болады.

52. Транзисторларда екі электронды-кемтікті ауысу пайдаланылады. Көп қабатты электронды-кемтікті ауысуларды пайдаланатын приборлар да бар (мысалы, ауыстырып-қосушы диодтар мен триодтар — динисторлар және тиристорлар). Транзисторлардың вольт-амперлік характеристикаларымен біз III тарауда танысамыз.

53. Электрондық эмиссия деп қатты және сұйық денелерден электрондардың шығу құбылысын айтады. Электрондық-вакуумдық приборларда электрондарды змиттирлейтін дене вакууммен және газбен қоршалған. Заттан белініп шыққан электрон еркін электронға айналады. Қалыпты жағдайда электрондар энергиясы олардың заттан белініп шығуы үшін жеткіліксіз. Ал егер электронға сырттан қажетті энергияны беретін болсақ, мысалы, денені қыздырсақ, онда электрондардың кинетикалық энергиясы артады, сейтіп, олардың кейбіреулері заттан ұшып шыға алады, яғни электрондардың эмиссиясы байқалады. Бұл жағдайдагы эмиссияны термоэлектрондық деп атайды. Өйткені электрондар қосымша энергияны жылу энергиясы түрінде қабылдады. Бірақ электрондардың эмиссиясы үшін қажетті қосымша энергияны оларға басқа жолдармен: денені элементар бәлшектермен атқылау, жарық сәулесін түсіру, рентген сәулесімен әсер ету, электр өрісінің әсерімен де қосымша энергия беруге болады. Денелердің электрондарына қосымша энергия берудің тәсілдеріне байланысты эмиссиялар төмендегі түрлерге ажыратылады:

термоэлектрондық эмиссия — денені қыздырғанда пайда болады;

электростатикалық — (автоэлектрондық немесе суықтық) эмиссия күшті электр өрісінің әсері есебінен пайда болады;

екінші реттік эмиссия — металды тез ұшатын электрондармен атқылау кезінде байқалады: (электрондардың бұл ағымы басқа бір жағдайда, мысалы, термоэлектрондық эмиссия кезінде пайда болады) ;

фотоэлектрондық эмиссия — заттардың жарық әсерінен электрондар шығаруынан болады.

Электровакуумдық приборларда электрондарды эмиттирлеуші электрон катод болып табылады. Электр өрісінің әсеріңен электрондар екінші электродқа — анодқа қарай ұшады.

9. Электрондардың шығу жұмысы

54. Абсолюттік ноль температурада металдағы ортақтастырылған электрондар ен, төменгі электрлік деңгейге орналасады. Олардың әрқайсысында қарама-қарсы бағытталған спиндары бар екі-екі электроны болады. Ең жоғарғы деңгейде электрон энергиясы 5—10 эв шамасында болады (Ферми деңгейі, немесе Ферми шекарасы— Wo). Ферми — Дирак статистикасы деп аталатын статистика Г = 0° К болғанда энергиясы Wo-ден асатын электрондар болмайды деп тұжырымдайды. Температура жоғарылағанда эиергиясы Wo-Ден асатын электрондар пайда болады. Қалыпты жағдайда термоэлектрондық эмиссия іс жүзінде байқалмайды. Ал Wo энергиялы электрондар металл шекарасын тастап кетуге әлі де болса қабілет-ті емес. Электрондардың эмиссиясына өткізуші дененің бетіндегі қос электрлі қабат кедергі жасайды. Қос электрлі қаоат жылулық қозғалыстағы электрондардың қайсыбіреулерінің материал мен оны қоршаған ортаның (вакуумның) шекарасына келіп түсіп, онда теріс зарядтар қабатын түзуінен пайда болады. Сонда электрондық қабыршақ пен кристалдың он, ионы арасында металдан электрондардың шығуына бөгет жасайтын электр өрісі пайда болады (27-сурет).

Электрон металдың ең терең қойнауынан шығып, оны тастап кету үшін, ол мынадай кинетикалық энергия алуы керек:

мұндағы v — металл бетіне перпендикуляр бағыттағы электрон жылдамдығы.

Жоғарғыда айтылғандардан: электронның шығу жұмысы дегеніміз оның металды Ферми деңгейінен тастап шыққанда атқарған жұмысы болады деген қорытынды жасауға болады.

Кейбір элементтер үшін шығу жұмысының мәндерін келтірейік: