Навигация
Вимірювання роботи виходу електронів через контактну різницю потенціалів
20739
знаков
0
таблиц
6
изображений
2.3 Вимірювання роботи виходу електронів через контактну різницю потенціалів
Якщо два провідники А і В з істинними значеннями роботи виходу φа і φв при однакових температурах знаходяться в електричному контакті, то електрони тектимуть в одному напрямі, поки не буде досягнутий рівноважний стан, при якому рівні Фермі двох провідників стануть однаковими. Іншими словами, електрохімічні потенціали електронів в двох провідниках повинні стати рівними. Тоді потенціали у точках X і У поблизу поверхонь провідників А і В буде рівний:
, (2.7)
(2.8)
де 
- електрохімічний потенціал. Очевидно, що
(2.9)
Величина 
називається контактною різницею потенціалів (надалі КРП) між провідниками А і В і може бути позитивною, негативної або нулем. Якщо провідники знаходяться при різних температурах, то до правої частини рівняння (2.9) необхідно додати термоелектричну складову.
Припустимо тепер, що провідники А і В не знаходяться в безпосередньому контакті один з одним, а якимсь чином зв'язані між собою електрично і що потенціал 
введений в зовнішній ланцюг.
(2.10)
Тоді Рівняння (2.10) є основою для різних методів вимірювання КРП, які можна розділити на дві групи. В першій групі методів провідники А і В знаходяться в безпосередньому контакті, а потенціал , що прикладається, підбирається так, щоб різниця потенціалів 
приймала задане значення 
, яке може бути обчислене на основі інших експериментальних параметрів. В цих умовах 
і для визначення 
достатньо одного експерименту. В цій групі найважливішими є метод Кельвіна і метод статичного конденсатора. Іншими методами є магнетронный метод Оутлі, метод насиченого діода і метод пробою. В другій групі методів провідник А спочатку порівнюється з третім провідником С, для чого до А і С прикладається такий потенціал V1 щоб вимірювана величина (звичайно сила струму) стала рівною
деякому фіксованому значенню. Потім за тих же умов провідник А замінюється провідником В і таким же чином знаходиться потенціал V2. Тоді
Отже, для визначення 
необхідно поставити два експерименти. До цієї групи належать метод електронного пучка Андерсона, а також метод діода з обмеженим просторовим зарядом.
2.4 Вимірювання роботи виходу електронів методом динамічного конденсатора
Найближчим до способу, що заявляється, по технічній суті і результату, що досягається, є відомий і в даний час найвизнаніший спосіб визначення роботи виходу електрона шляхом вимірювання контактної різниці потенціалів (КРП). заснований на тому, що два металеві провідники А (досліджуваний провідник) і Б (провідник порівняння), розміщені у вакуумі, утворюють плоский конденсатор ємністю С. Через різну природу провідників А і Б між ними виникає різниця потенціалів і заряд Q, який за відсутності зовнішньої напруги рівний:
(2.11)
Якщо до провідників А і Б вміщенним у вакуум, через зовнішню систему управління прикласти різницю потенціалів , то тоді). Примусова (зовнішня) зміна ємності конденсатора системою управління на величину ΔС (зміна відстані між провідниками) призводить до зміни його заряду на величину ΔQ:
(2.12)
Фізична суть способу полягає в тому, що якщо системою контролю, управління і реєстрації електричних і інших технічних характеристик провідників А і Б, створюючих конденсатор і замкнутих через зовнішній ланцюг, підібрати величину так, щоб зник потік заряду при примусовій зміні його місткості, тобто, щоб ΔQ стало рівним нулю, то тоді = 
.
Контроль зміни ΔС проводять при періодичному механічному коливанні однієї з пластин конденсатора щодо іншої. При цьому потік зарядів ΔQ приймає форму змінного струму, який детектує і посилюється.
Підібрану експериментально вищевикладеним способом величину прийнято називати контактною різницею потенціалів провідників А і Б, яка при помноженні на заряд електрона чисельно (в · [эВ]) відображає різницю робіт виходу електрона у вакуум провідників А і Б. Точность методу - ±0.001эВ.
До основних недоліків цього способу визначення роботи виходу електрона у вакуум можна віднести:
· достатню складність экспериментальной установки і тривалість технологічного циклу робіт, витікаючі з вимоги розміщення провідників А і Б в робочому об’ємі з достатньо глибоким вакуумом;
· практичну неможливість позбавлення від адсорбції деяких газів і пари води на поверхню досліджуваного провідника, яка може призводити іноді до різких змін величин робіт виходу електрона для одного і того ж металу, що достатньо переконливо показане в довіднику;
· виникнення так званого «ефекту (потік зарядів ΔQ приймає форму змінного струму) дробу» поблизу нуля змінного струму, що детектує і усилюваного в експерименті, прояв якого накладає обмеження на точність вимірювання величини контактної різниці потенціалів провідників, а значить і на величину роботи виходу електрона у вакуум конкретного провідника А, якщо наперед відома робота виходу електрона у вакуум для провідника Б;
Похожие работы
... : медицина, побут. 2 Основа для виконання Робота проводиться на основі завдання керівника на курсове проектування. 3 Мета та актуальність роботи Метою роботи є розробка пристрою для вимірювання температури та артеріального тиску, функціональної та принципової схем, розрахунок його основних вузлів, оволодіння методикою проектування електронної апаратури та правилами оформлення технічної
... Проведені виміри значень РВЕ в осьових напрямках зразків, що випробовувалися знакозмінними напруженнями по консольному типу. Дослідження процесу втоми дозволило вперше зробити висновок про існування двох основних стадій структурних змін в кристалічних ґратках поверхневого шару металів: початкова стадія зворотних структурних перебудов, коли величина РВЕ для даної точки поверхні періодично зменшує ...
... живлення приладу. Сюди ж ставляться так називані промахи — похибки, пов'язані з помилковими діями спостерігача, — неправильне визначення показань приладу, невірний їхній запис і т.п. Результати вимірювань, що містять грубі похибки і промахи, відкидаються як явно неточні. Випадкова похибка - похибка вимірювання, викликана невідомими причинами або відомими причинами випадкового прояву. Випадкові ...
... опору R до динамічного опору Rd: , Коефіцієнт нелінійності у варисторов на основе ZnO - 20-100.Температурний коефіцієнти опору варистору – від’ємна величина. Дослідження неоднорідних напівпровідників з неомічною провідністю представляє цікавість для створення нових нелінійних елементів. Для цього корисно використовувати принципи та ідеї, що лежать в основі існуючих приладів, наприклад ...
0 комментариев