Chiqish ishining tashqi elektr maydonga bog’liqligi (Shottki effekti) Reja: 1. Chiqish ishini o’lchashdagi ayrim muammolar
2. Chiqish ishining temperaturaga bog’liqligi
3. Tashqi elektr maydonining termoemissiyaga ta’siri (Shottki effekti)
1. Chiqish ishini o’lchashdagi ayrim muammolar Chiqish ishi berilgan temperaturada metall (yoki yarim o’tkazgich) sirtini xarakterlovchi asosiy parametr bo’lib, shu sirtdan elektronlar emissiyasining qonuniyatini aniqlaydi. Metalning Fermi sathidagi elektronni jismning unga ta’siri nolga teng bo’lgan nuqtagacha ko’chirish uchun zarur bo’lgan ish termodinamik (yoki effektiv) chiqish ishi deyiladi.
. (1)
Bunda W0 – sirtdagi potentsial to’siq bo’lib, u metalning asosiy holatidagi (eng pastki energetik sathdagi) elektronni emissiyalashtirish energiyasiga teng. Chiqish ishi , eV birlikda yoki faqat orqali berilsa, Volt birligida ifodalanadi.
Haqiqiy chiqish ishini o’lchashda qiyinchilik vujudga kelganligi sababli ayrim adabiyotlarda aniqlangan chiqish ishi haqaqiy chiqish ishidan biroz farq qiladi. Jumladan, Richardson Deshman tenglamasiga asosan, termoelektron emissiya tokining zichligi j va chiqish ishi ga quyidagicha bog’langan
, (2)
bunda - katod sirtidagi potentsial to’siqdan elektronning qaytish koeffisienti, - universal doimiy kattalik. Bu tenglamani quyidagi ko’rinishda yozamiz:
. (3)
Bu formula asosida chiqish ishi ni aniq hisoblab bo’lmaydi, chunki ning qiymati birorta element uchun ham aniqlangan emas. “To’liq tok” usulida =0 deb olinadi va
(4)
tenglama bo’yicha “chiqish ishi” topiladi. Ko’rinib turibdiki, > , lekin farq juda kichik bo’ladi.
Richardson to’g’ri chizig’i usulida chiqish ishi to’g’ri chiziq grafigining koordinata o’qi bilan hosil qilgan burchagiga qarab aniqlanadi. Lekin chiqish ishining o’zi emitterning temperaturasiga bog’liq ( ) bo’lganligi sababli funksiyasining grafigi to’g’ri chiziqdan farq qiladi. Agar T0 temperatura yaqinidagi T temperatura oralig’ida ni chiziqli funksiya orqali ifodalash mumkin bo’lsa: , bunda chiqish ishining temperatura koeffisienti bo’ladi. (2) formulani ushbu ko’rinishda yozamiz:
, (5)
bunda - effektiv (yoki Richardson) chiqish ishi deb ataladi. - Richardsonning termoelektron doimiysi deb ataladi.
Bu formula asosida topilgan funksiyaning grafigi to’g’ri chiziq bo’ladi, lekin uning qiyaligi haqiqiy chiqish ishi ga emas, balki effektiv chiqish ishi ga mos keladi. ning qiymati manfiy ham, musbat ham bo’lishi mumkin. Shuning uchun yoki bo’lishi α ning ishorasiga bog’liq bo’ladi. Metallar uchun α ning qiymati bo’ladi. Shuning uchun ning dan va dan farqi ancha kichik bo’ladi, lekin ayrim yarim o’tkazgichlar uchun va orasidagi farq sezilarli darajada bo’ladi.
Bundan tashqari, chiqish ishini o’lchashning kontakt potentsiallar farqi usuli bor. Bu usulda biror metalning chiqish ishi ma’lum bo’lsa, ikkinchisi uchun chiqish ishi ushbu formuladan foydalanib topiladi.
. (6)
Chiqish ishini aniqlashda fotoelektrik usuldan keng foydalaniladi. Jumladan, Eynshteyn formulasi
(7)
dan foydalanib tajribada fotoelektronning kinetik energiyasi o’lchanadi va (7)- formula bo’yicha aniqlanadi. Bu usul asosida topilgan ning qiymatlari metallar uchun termoelektron usulda topilgan ning qiymatiga mos keladi. Lekin yarim o’tkazgichlar uchun bo’ladi. Fauler usuli bilan chiqish ishini aniqlashda kvant chiqish Y ning yorug’lik chastotasi ga bog’liqligiga asoslangan.
Kristallarda elektronning chiqish ishi emitter sirtining strukturasiga bog’liq. Shuning uchun Miller indekslari bilan belgilangan kristallning har xil yoqlari uchun chiqish ishi turlicha bo’ladi. Masalan: volfram kristalning har xil yoqlari uchun chiqish ishi quyidagicha bo’ladi. (110) uchun , (100) uchun ; (112) uchun =4,65 eV; (111) uchun 4,39 eV bo’ladi. Har xil yoqlarning chiqish ishlari orasidagi farq 1 eV dan ortiq..
Kristall sirtiga adsorbsiyalangan kirishma moddaning atomlari (pardali katodlar) chiqish ishigi kuchli ta’sir etadi. Jumladan, volfram sirtiga adsorbsiyalangan Th yoki Cs atomlarining konsentratsiyasi ~ 0,7 bo’lganda chiqish ishi minmal bo’ladi. W-Th uchun , W-Cs uchun bo’ladi. Agar pardaning qalinligi 2 atomlar qatlamiga tenglashsa, chiqish ishi parda materialining chiqish ishiga teng bo’ladi.
Agar adsorbsiyalangan pardani kislorod yoki galogen elementlari hosil qilsa, metalning chiqish ishi ortadi. Berilgan sirtning chiqish ishi tashqi elektr maydoni kuchlanganligi ning bu sirtdagi qiymatiga bog’liq. Elektronni sirtdan o’ziga tortuvchi maydon chiqish ishini kamaytiradi (Shottki effekti). Metallarda chiqish ishining kamayish Shottki nazariyasiga mos keladi.
. (8)
Agar emitter polikristaldan tayyorlangan bo’lsa, uning sirtidagi kristalchalarning turli yoqlari tashqi sirtga qaragan bo’lishi mumkin. Shuning uchun chiqish ishi har xil nuqtalarda turlicha bo’ladi (dog’li katodlar hosil bo’ladi). Xuddi shuningdek, katod sirtidagi parda notekis joylashganda ham dog’li katod vujudga keladi. Bunday sirtlarda kontakt potentsiallar farqiga teng bo’lgan elektr maydoni hosil bo’ladi. Agar biror sohada chiqish ishi ( - sirtdagi chiqish ishining o’rtacha farqi) bo’lsa, elektronlar tezlashadi, bo’lsa, elektronlarni sekinlashtiradi. Birinchi sohadan elektronlarning emissiyasi chiqish ishining qiymati bilan aniqlanadi.
Ikkinchi sohada esa to’liq chiqish ishi bilan aniqlanadi. Bunda - dog’ maydoni hosil qilgan qo’shimcha potentsial to’siq. Sirtdan elektronni o’ziga tortuvchi tashqi maydon kuchlanganligi ta’sirida chiqish ishi kamayishi bilan birga ni kamaytirib, dog’ning sekinlashtiruvchi elektr maydonini qisman yoki to’liq konpensasiya qilish mumkin. Natijada bu sohada termo elektron tok ancha tez ortadi (Shottkining anomal effekti).
