Работа выхода и контактная разность потенциалов

РАБОТА ВЫХОДА И КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ [c.321]

Термоэмиссионное преобразование энергии основано на использовании двух физических явлений - термоэлектронной эмиссии и контактной разности потенциалов, возникающей между поверхностями двух разнородных тел, электрически связанных друг с другом и имеющих разные работы выхода электрона. [c.171]

Важнейшей эмиссионной характеристикой твердых тел является работа выхода еср (е — заряд электрона, Ф — потенциал), равная минимальной энергии, которая необходима для перемещения электрона с поверхности Ферми в теле в вакуум, в точку пространства, где напряженность электрического поля практически равна нулю [1]. Если отсчитывать потенциал от уровня, соответствующего покоящемуся электрону в вакууме, то ф— потенциал внутри кристалла, отвечающий уровню Ферми. Согласно современным представлениям в поверхностный потенциальный барьер, при преодолении которого и совершается работа выхода, основной вклад вносят обменные и корреляционные эффекты, а также — в меньшей степени — электрический двойной слой у поверхности тела. Наиболее распространенные методы экспериментального определения работы выхода — эмиссионные по температурной, спектральной или полевой зависимости соответственно термо- фото- или полевой эмиссии, а также по измерению контактной разности потенциалов между исследуемым телом и другим телом (анодом), работа выхода которого известна [I, 2]. В табл. 25.1, 25.3 и 25.4 приведены значения работы выхода простых веществ и некоторых соединений. Внешнее электрическое поле уменьшает работу выхода (эффект Шоттки). Если поверхность эмиттера однородна, то уменьшение работы выхода. эВ, при наложении электрического поля напряженностью В/см, равно [c.567]

Измерение температуры термоэлектрическим способом основывается на температурной зависимости контактной разности потенциалов ЩТ). Возникновение Е(Т) при соприкосновении двух разнородных металлов обусловлено, во-первых, различием в работе выхода электронов и, во-вторых, неодинаковостью плотности электронного газа в этих металлах. В первом приближении можно считать, что значение Е(Т) растет с температурой по линейному закону. Небольшие отклонения от линейности должны, однако, учитываться при точных измерениях температуры. [c.112]

К электрическим характеристикам проводниковых материалов можно отнести удельную проводимость а или обратную ей величину — удельное сопротивление р контактную разность потенциалов и термоэлектродвижущую силу (термоЭДС) работу выхода электронов из металла. [c.113]

Основные методы измерения поверхностного заряда твердого металла и работы выхода электрона — соответственно метод дифференциальной емкости и метод контактной разности потенциалов (КРП). Эти методы интегральные, т. е. с их помощью измеряют величину электрического тока со всей поверхности образца в случае метода дифференциальной емкости — тока реактивной проводимости, а в случае КРП —тока термоионной эмиссии [c.176]

Контактная составляющая термо-э. д. с. На рис. 9.1, а показана электрическая цепь, состоящая из двух разнородных проводников, находящихся в контакте друг с другом при температуре на рис. 9.1, в— зоны проводимости этих проводников в равновесном состоянии. Уровни Ферми и Цг устанавливаются на одной высоте н между проводниками возникает контактная разность потенциалов Vk = (Mq) (Хг —Xi). где Xi. Хг — термодинамические работы выхода электронов из проводников. При одинаковой температуре контактов А и В разности потенциалов одинаковы по величине и направлены навстречу друг другу. Поэтому они уравновешивают друг друга и результирующее напряжение равно нулю. [c.257]

Потенциальный барьер, образующийся в приконтактном слое полупроводника, граничащий с металлом, исследован немецким ученым В. Шоттки [54] еще в 1939 г. и назван его именем. Дальнейшие исследования [55] показали, что для возникновения барьера Шоттки в структуре металл—полупроводник необходимо, чтобы работа выхода электронов из металла и полупроводника была больше Ф, > ФJJ, металл заряжается отрицательно, а полупроводник — положительно. Возникающая при установлении равновесия контактная разность потенциалов между металлом и полупроводником равна [c.166]

Весьма чувствительным параметром состояния поверхности материалов, взаимодействующих при трении, является работа выхода электрона [54]. Этот параметр входит в формулы, предложенные для расчета поверхностной энергии твердых тел. На изменении работы выхода электрона основано одно из направлений изучения сложных по своей природе физико-химических процессов, протекающих в месте контакта пар трения. Для экспериментальной оценки работы выхода электрона используют метод контактной разности потенциалов (КРП), возникающей при сближении двух разнородных металлов (эталонного и исследуемого) до некоторого расстояния, при котором возможен эффективный обмен электронами под действием разности работы выхода электронов используемых металлов. Для определения КРП разработаны специальные установки, позволяющие измерять работу выхода электрона непосредственно в процессе трения [132]. [c.88]

Для стабилизации контактной разности потенциалов и снижения эмиссии сетки таких ламп покрываются золотом, серебром и их сплавами, которые отличаются высокой работой выхода и способностью связывать диффундирующий в них барий с образованием устойчивых во времени твердых растворов. [c.441]

Благодаря контактным потенциалам две поверхности различных твердых тел приобретают противоположные заряды только за счет соприкосновения. Контактные разности потенциалов могут возникать также между одинаковыми телами (рис. 16.4), если соприкасающиеся поверхности благодаря адсорбционным пленкам или влиянию дефектов реальной структуры обладают различными работами выхода электрона. Образование зарядов происходит путем перехода свободных электронов у металлов и полупроводников за счет обмена зарядами между поверхностями в разных состояниях или благодаря переходам слабо связанных ионов у изоляторов. При переходе зарядов создается дипольный слой, который при отделении поверхностей разрывается так, что поверхности остаются заряженными. Величина заряда пропорциональна площади контакта, следовательно, она определяется степенью деформации. Плотность заряда зависит от контактного потенциала и действительной площади контакта. [c.441]

При соприкосновении двух различных металлов (или полупроводников, см. часть П) между ними возникает контактная разность потенциалов, обусловленная различием значений работы выхода электронов и различием значений концентрации свободных электронов соприкасающихся металлов. [c.19]

На рис, 10.2, а изображена зонная диаграмма металла и полупроводника при Ф > Ф , где и Ф — работа выхода электрона в вакуум из металла и полупроводника соответственно. При контакте металла с полупроводником благодаря описанным процессам в системе устанавливается динамическое равновесие с выравниванием уровней Ферми металла и полупроводника и образованием контактной разности потенциалов, равной разности работ выхода. [c.73]

Существует несколько методов экспериментального определения и теоретического расчета работы выхода электрона термоэлектронный, фотоэлектронный, автоэлектронный, контактной разности потенциалов и др. Но существующие методы позволяют определять работу выхода электрона либо при комнатной темпе- [c.99]

При равенстве контактной разности потенциалов, возникающей между образцом и эталоном, напряжению потенциометра (и при их противоположности знаков) на экране осциллографа сигнал имеет нулевую амплитуду. Данное показание потенциометра фиксируют и по нему находят работу выхода электрона с поверхности образца. [c.100]

На границах раздела двух соприкасающихся фаз всегда образуются двойные электрические слои, в которых разноименные заряды распределены неравномерно. Это ведет к возникновению контактной разности потенциалов. Скачок потенциала между двумя металлами равен разности работ выхода электрона из одного и другого металла. Положительно заряжается поверхность того металла, работа выхода электрона из которого меньше. Л1а-лыми значениями работы выхода электрона отличаются щелочные металлы, высокими — благородные металлы. Работа выхода электронов характеризует также и границу раздела металл —полупроводник. Скачок потенциала на границе металл — силикатный расплав зависит от работы выхода иона металла в расплав, т. е. от химической природы, ф изического состояния и температуры металла и расплава. [c.197]

Причина контактной разности потенциалов заключается в различных значениях работы выхода электронов из металлов (см. табл. 44), а также в том, что число свободных электронов, а следовательно, и давление электронного газа разных металлов может быть неодинаковым. Из курса физики известно, что контактная разность потенциалов между металлами А V. В будет равна [c.273]

Разность работ выхода электрона определяет контактную разность потенциалов (КРП) между металлами и связана с поверхностным потенциалом металла Уп соотношением [c.18]

Положительно заряженным окажется металл с меньшей работой выхода. Если один из металлов имеет известную работу выхода -электрод сравнения, то по значению и знаку контактной разности потенциалов можно определить работу выхода исследуемой поверхности. При решении большинства прикладных задач важнее определение не абсолютного значения работы выхода, а ее изменения в процессе опыта. Поэтому величины РВЭ электрода сравнения должны быть постоянны. В качестве металлов для электрода используют золото, платину, иногда окисленный никель. [c.330]

В одной и той же пластинке полупроводника могут быть образованы области, не только с различной величиной, но и с различным характером электропроводности — дырочной и электронной. Совокупность двух примыкаютцих областей с проводимостями р п п вместе с границей раздела называют электроино-дырочным или р-/г-переходом. Между этими областями из-за различной работы выхода образуется контактная разность потенциалов Uq контактное электрическое поле Екси будет направлено от электронного к дырочному полупроводнику (рис. 13.3). [c.175]

Свойства проводников. К важнейшим параметрам, характеризующим свойства проводниковых материалов, относятся 1) удельная проводимость у или обратная ей величина — удельное сопроти13ление р, 2) температурный коэффициент удельного сопротивления ТКр или р, 3) коэффициент теплопроводности 4) контактная разность потенциалов и термоэлектродвижущая сила (термо-ЭДС), 5) работа выхода электронов из металла, 6) предел прочности при растяжении сГр и относительное удлинение перед разрывом А///. [c.190]

Т е р м о э л е к т р о д в и ж у UJ, а я сила. При соприкосновении двух различных металл1 ческих проводников (или полупроводников, см. гл. 8) между ними возникает контактная разность пот( нциалов. Причина появления этой разности потенциалов заключается в различии значений работы выхода электронов из различных металлов (см. табл. 7-1), а также в том, что концентрация электронов, а следовательно, и давление электронного газа у разных металлов и сплавов могут быть неодинаковыми. Из электронной теории металлов следует, что контактная разность потенциалов между металлами А и Б равна [c.196]

Гетическая схема которого показана на рис. 8.20, а. Подобный контакт образуется тогда, когда работа выхода электронов из ме- талла Хм больше, чем из полупроводника Хп- В этом случае электро- ны перетекают из полупроводника в металл и создают в нем отрицательный поверхностный заряд. В прнконтактной же области полупроводника обнажается положительный объемный заряд до- норов (подобно тому, как это происходит в р—ft-переходе). Между металлом и полупроводником устанавливается контактная разность потенциалов, равная (1/д) %ш — Хп)- Контактное же поле нроннкает в полупроводник на глубину d, определяемую формулой [c.234]

Правая часть последнего равенства представляет собой внешнюю контактную разность потенциалов обоих металлов Ml и М2. В этом легко убедиться, подсчитав работу переноса электрона по пути вакуум — металл 1 — металл2 — вакуум. Уровни энергии электронов в металлах М] и Мг, контактирующих между собою, одинаковы, и перенос электрона ог одного металла к другому не требует затраты работы. Поэтому вся работа переноса по-прежнему определяется разностью работ выхода Ai—Аа. Если теперь электрон из точки возле иоверхности металла Mi перенести в-вакуум, то работа переноса по этому второму пути будет равна произведению [c.27]

Зонная диаграмма описывает большинство электрич., оптич. и др. свойств Г. Для её построения необходимо знать ширины запрещённых зон 8g, работы выхода Ф, электронное сродство х и диэлектрическую проницаемость е для обоих полупроводников. Рассмотрим, напр., зонную диаграмму идеального резкого анизотип-ного П-—Р-Г. (заглавная буква здесь и дальше обозначает более широкозонный полупроводник, имеется в виду ширина запрещённой зоны). При приведении полупроводников (рис. 1, а) в контакт в системе устанавливается термодинамич. равновесие (рис. 1, б), к-рое характеризуется единым ферми-уровнем Sp для обоих полупроводников и наличием контактной разности потенциалов и = е Ф.у—Фа) е — элемеитарпый заряд) и злектрич. поля Е в приконтактной области. [c.446]

Приведение в контакт двух разл. материалов сопровождается перетеканием носителей (для определёи-ности электронов) из одного в другой и образовашГем контактной разности потенциалов V . Напряжённость поля контактной разности потенциалов илавно убывает в глубь полупроводника, вызывая прпконтактный изгиб краёв энергетич. зон (валентной зоны и зоны проводимости). Направление изгиба и его величина зависят от знака и величины V , определяе.мой разностью работ выхода, а также от знака п концентрации локализованных на поверхности раздела зарядов (адсорбированные ионы, заряженные поверхностные дефекты и др., см. ниже). [c.446]

Эмиссия электронов. При нагревании М. до высоких темп-р наблюдается испарение электронов с поверхности М. (см. Термоэлектронная эмиссия). Число электронов, вылетающих из М. в единицу времени, дропорц. ехр (—WIkT), где W — работа выхода электрона из М. Величина W (2—5 эВ) у разл. М. (и даже на разных кристаллич. гранях одного М.) различна W зависит от состояния поверхности. Приложив к М. сильное электрич. поле ( 10 В/см), можно существенно увеличить эмиссию электронов за счёт того, что электроны покидают М. в результате туннельного прохождения (см. Лвтоэлектронная эмиссия). Различия в W обусловливают контактную разность потенциалов между разными М, [c.119]

Епшние неоднородностей. Поверхность большинства эмиттеров неоднородна, на ней существуют пятна с разной работой выхода. Между ними возникает контактная разность потенциалов Аф и электрич. поля (поля пятен) величиной Лф/Л (где R—характерный размер неоднородностей). Эти поля создают дополнит, потснц. барьеры для эмитируемых электронов, что приводит к более сильной зависимости тока от анодного напряжения (аномальный эффект Шоттки), а также увеличивает зависимость тока от Г. Поскольку размеры неоднородностей обычно не малы, 100 А, а значения разности потенциалов между соседними пятнами 0,1 — 1 эВ, то типичные величины полей пятен не велики ( )0 В/см или меньше) и требуют для своего раскрытия относительно малых (по сравнению со случаем нормального эффекта Шоттки) внеш. полей, с чем и связана большая величина (аномальность) эффекта в случае неоднородных поверхностей. [c.101]

Разность работ выхода электронов после контакта металла с ПИНС (ингибитором) и чистого металла определяет контактную разность потенциалов (АКРП) [c.76]

Причина возникновения потенциалов и мощных электрических полей с напряженностью до сотен кВ/см — использование разнородных металов с разной работой выхода электрона и высокой контактной разностью потенциалов. Кроме того, создание электрических полей происходит в результате термоэлектронной эмиссии, экзоэлектронной эмиссии (эффект Крамера), электро-лизации и накопления электростатических зарядов в жидком диэлектрике — смазочном материале в результате трения. [c.227]

Если два металла с разными работами выхода электронов ф1 и ф2 контактируют друг с другом, то на границе их сопри-кооновения с атмосферой (или вакуумом) возникает разность потенциалов Ук==е (ф2—Ф1), называемая контактной разностью потенциалов (КРП). Работа выхода ф представляет собой работу, [c.76]

В лампах с оксидным катодом и малыми междуэлектродными расстояниями термоэмиссия с сетки получается в результате напыления на нее активного вещества и нагрева за счет теплоизлучения от других электродов. Снижая работу выхода сетки, активный слой одновременно изменяет контактную разность потенциалов в лампах, что приводит к нестабильности их параметров в течение заданных сроков службы. [c.441]

Представляет интерес контакт полупроводника с металлом в случае большой контактной разности потенциалов. При большой разности работ выхода электрона из металла и полупроводника в приконтакт-ном слое полупроводника может произойти смена механизма проводимости полупроводника. [c.73]

Рассмотрим раьиоьесиое состояние в системе металл - сегнето-электрик - металл (МСМ) с одинаковыми металлами. Работы выхода электрона из металла и сегнетоэлектрика в вакуум считаем одинаковыми, т. е. контактная разность потенциалов, а следовательно, а инжекция электронов в сегнетоэлектрик отсутствуют. Если не учитывать экранирование со стьенныии носителями сегнетоэлектрика, 144 [c.144]

Развитие химической и электрохимической коррозии, механического и коррозионно-механического износа (механохимической коррозии) определяется энергетическими взаимодействиями в системе металл-1 — металл-2 — нефтепродукт — ПАВ — вода (электролит) (см. рис. 1). К важнейшим энергетическим характеристикам, определяющим эти процессы, относятся прежде всего характеристики самих металлов, связанные с их свойствами (пластичностью, твердостью, хрупкостью, коррозионной стойкостью и др.) работа выхода электрона из 1металла поверхностный потенциал металла Уд, контактная разность потенциалов (КРП),, нормальный электродный потенциал V нэп, потенциал нулевого заряда металла (Унз), свободная поверхностная энергия металла ( поверхностное натяжение металла) ме, энергия кристаллической решетки металла кр и др. [44—53]. Эти характеристики для одного и того же металла существенно отличаются в зависимости от состояния его внешней (видимой) и внутренней (микротрещины, совокупность внутренних дефектов) поверх ности. Эти характеристики различны также для зоны ювенильного металла и внешней зо ны наклепа — слоев деформированного металла, образующегося в результате механической обработки. Для стали зона наклепа может распространяться па глубину от 0,01 мм (при протяжке) и до 3—4 мм (при точении, прессовании) [44]. [c.18]

Возникающая контактная разность потенциалов (АКРП) и связанный с этим ток компенсируют локальное искажение уровня Ферми, вызванное деформацией поверхностных слоев металла [34]. Работа выхода электрона с катодных участков металла понижается. Это не приводит усилению электрохимического износа (коррозии) металла, так как химический потенциал, металла зависит в основном от химического потенциала его ионов, а химический потенциал свободных электронов является лишь небольшой частью общего химического потенциала металла. Другими словами, при анодном контроле электрохимическая коррозия в зоне трения определяется работой выхода иона металла. Наряду с этим условия трения, особенно в высоконагруженных машинах и механизмах, на локальных точках контакта приводят к образованию дислокационных скоплений, что в данных экстремальных условиях может привести к сдвигу стандартного потенциала на сотни милливольт и увеличению анодного тока в десятки тысяч раз [34]. Анодный ток можно вычислить, зная величину общего тока растворения, по формуле [c.110]

Методов измерения РВЭ известно достаточно много, но наиболее удобен метод динамического конденсатора (выполняемый на установке A.A. Маркова), так как он позволяет проводить измерения реальных поверхностей металлов. Метод дает возможность работать в атмосфере любого газа при наличии на поверхности смазочных и адсорбированных пленок. Сущность метода состоит в том, что если привести два разнородных металла с работами выхода ф] и ф2 в контакт, то они начнут обмениваться электронами. Пока у этих металлов не произойдет выравнивание уровней Ферми, между ними будет протекать ток. После установления равновесия металлы приобретут заряды противоположных знаков. Между их внешними неконтактирующими поверхностями появится контактная разность потенциалов [c.330]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...