熱電子放出とは何ですか？

熱電子放出とも呼ばれる熱電子放出は、電子やイオンなどの電荷キャリアが熱の誘導によって表面または何らかのエネルギー障壁を移動するプロセスです。 電荷キャリアは自然に活動を制限します。 しかし、熱電子放出では、熱エネルギーがキャリアに導入され、キャリアにこれらの力を克服させます。 この動作を実行する電荷キャリアの能力の背後にある理由は、電子とイオンが可動であり、他の粒子に影響を与える原子構造の通常の鎖に結合していないためです。 従来、これらの電荷キャリアは「熱」と呼ばれていました。

熱電子放出理論の特性の1つは、放出領域が元の電荷と反対の電荷で維持されることですが、大きさは同じです。 これは、電子の場合、放出前の電荷キャリアの位置が正電荷を生成することを意味します。 ただし、これはバッテリーを使用して変更できます。 キャリアがその領域から遠く離れると、放出は中和され、元の状態は変化しません。

歴史的に、熱電子放出の主な例は、エジソン効果で使用されるものです。 電子は熱金属陰極から放出され、陰極は分極した電気装置を使用して電流を真空管に流出させます。 これにより、デバイスは電子の動きを制御し、電気信号を増幅または変更できます。

冷却または発電に使用されるものはすべて、熱電子放出理論の概念を利用しています。 温度が上昇すると、流れの大きさが増加します。 電子機器用の真空管の従来の使用に加えて、固体デバイスを使用して電子の熱電子運動を作成し、最新の技術を機能させることもできます。

熱電子は1863年にフレデリック・ガスリーによって最初に報告されました。彼は、物体が負に帯電した場合には発生しなかった、高温の鉄球の正電荷の変化を特定することができました。 しかし、科学がトーマス・エジソンによって容易に活用されたのは1880年まででした。 白熱電球で作業しているとき、彼は特定の領域が暗くなっていることに気付きました。 これにより、彼は熱による電子の流れを識別し、ダイオードを作成することができました。

リチャードソンの法則は、電子がこのように流れることができる理由を説明しています。 具体的には、金属は原子構造内に原子から原子へ移動できる2つの電子を含んでいます。 1928年、イギリスの物理学者であるオーウェンウィランズリチャードソンirは、一部の電子が戻らずに原子を離れることができることを発見しました。 このプロセスには、金属に応じて一定量のエネルギーが必要です。 この効果の用語は仕事関数です。