Qu'est-ce qu'une émission thermionique?
L'émission thermoionique, également appelée émission thermique d'électrons, est le processus par lequel les porteurs de charge, tels que les électrons ou les ions, se déplacent sur une surface ou une sorte de barrière d'énergie par induction de chaleur. Les porteurs de charge restreignent naturellement l'activité; cependant, lors de l'émission thermoionique, de l'énergie thermique est introduite dans les porteurs, les obligeant à surmonter ces forces. La capacité des porteurs de charge à effectuer cette action s'explique par le fait que les électrons et les ions sont mobiles et non liés aux chaînes normales de la structure atomique qui affectent les autres particules. Traditionnellement, ces porteurs de charge étaient appelés «thermions».
Une propriété de la théorie de l’émission thermoionique est que la région émettrice est maintenue avec une charge opposée à celle de départ mais de magnitude égale. Cela signifie que l'emplacement du porteur de charge avant l'émission générera une charge positive dans le cas des électrons. Cependant, cela peut être modifié en utilisant une batterie. L'émission est neutralisée lorsque les porteurs sont plus éloignés de la région, ce qui n'entraîne aucune modification de l'état d'origine.
Historiquement, le principal exemple d’émission thermoionique est celui utilisé dans l’effet Edison. Les électrons sont émis par une cathode en métal chaud qui utilise un dispositif électrique polarisé pour faire sortir le courant électrique dans un tube à vide. Cela permet à un dispositif de garder le contrôle sur le mouvement des électrons et d'amplifier ou de modifier le signal électrique.
Tout ce qui est utilisé pour le refroidissement ou la production d'énergie utilise le concept de la théorie de l'émission thermoionique. À mesure que la température augmente, l'amplitude du débit augmente. Outre l'utilisation traditionnelle des tubes à vide pour l'électronique, les dispositifs à semi-conducteurs peuvent également être utilisés pour créer le mouvement thermionique des électrons, permettant ainsi aux technologies modernes de fonctionner.
Thermionics a été signalé pour la première fois par Frederick Guthrie en 1863. Il a pu identifier une modification de la charge positive d'une sphère de fer fortement chauffée qui ne se produisait pas si l'objet était chargé négativement. Cependant, ce n’est qu’en 1880 que Thomas Edison s’appuie facilement sur la science. Lorsqu'il travaillait avec ses ampoules à incandescence, il a remarqué que certaines zones restaient sombres. Cela lui a permis d'identifier le flux d'électrons dû à la chaleur, ce qui a entraîné la création de la diode.
La loi de Richardson décrit la raison pour laquelle les électrons peuvent circuler de cette manière. Plus précisément, les métaux contiennent deux électrons dans la structure atomique capables de se déplacer d’atome en atome. En 1928, Sir Owen Willans Richardson, physicien britannique, découvrit que certains électrons étaient capables de quitter l'atome sans revenir. Ce processus nécessite une certaine quantité d'énergie en fonction du métal. Le terme pour cet effet est fonction de travail .