Wat is thermionische emissie?

Thermionische emissie, ook bekend als thermische elektronenemissie, is het proces waarbij ladingsdragers, zoals elektronen of ionen, over een oppervlak of een soort energiebarrière bewegen door de inductie van warmte. Ladingsdragers beperken van nature de activiteit; Bij thermionische emissie wordt echter thermische energie geïntroduceerd in de dragers, waardoor ze deze krachten overwinnen. De reden achter het vermogen van de ladingsdragers om deze actie uit te voeren, is omdat elektronen en ionen mobiel en ongebonden zijn voor de normale ketens van de atoomstructuur die andere deeltjes beïnvloeden. Traditioneel werden deze ladingsdragers 'thermionen' genoemd.

Een eigenschap van de thermionische emissietheorie is dat het emitterende gebied wordt gehandhaafd met een lading tegenover het origineel maar gelijk in grootte. Dit betekent dat de locatie van de ladingsdrager voorafgaand aan de emissie een positieve lading zal genereren in het geval van elektronen. Dit kan echter worden gewijzigd met behulp van een batterij. De emissie wordt geneutraliseerd wanneerDe dragers zijn verder weg van de regio, wat resulteert in geen verandering in de oorspronkelijke staat.

Historisch gezien is het primaire voorbeeld van thermionische emissie dat in het Edison -effect wordt gebruikt. Elektronen worden uitgezonden uit een hete metalen kathode, die een gepolariseerd elektrisch apparaat gebruikt om de elektrische stroom in een vacuümbuis te laten stromen. Hierdoor kan een apparaat de controle over de beweging van de elektronen behouden en het elektrische signaal versterken of wijzigen.

Alles wat wordt gebruikt voor het koelen of het genereren van kracht maakt gebruik van het concept van de thermionische emissietheorie. Naarmate de temperatuur toeneemt, neemt de grootte van de stroom toe. Naast het traditionele gebruik van vacuümbuizen voor elektronica, kunnen apparaten in vaste toestand ook worden gebruikt om de thermionische beweging van elektronen te creëren, waardoor moderne technologie kan functioneren.

Thermionics werd voor het eerst gemeld door Frederick Guthrie in 1863. Hij was in staat om te identificerenfy een wijziging in de positieve lading van een sterk verwarmde ijzeren bol die niet optrad als het object negatief werd geladen. Het was echter pas in 1880 dat de wetenschap gemakkelijk werd benut door Thomas Edison. Toen hij met zijn gloeilampen werkte, merkte hij dat bepaalde gebieden donkerder bleven. Hierdoor kon hij de stroom van elektronen identificeren als gevolg van warmte, wat resulteerde in het maken van de diode.

De wet van Richardson beschrijft de reden dat elektronen op deze manier kunnen stromen. In het bijzonder bevatten metalen twee elektronen in de atoomstructuur die van atoom naar atoom kunnen gaan. In 1928 ontdekte Sir Owen Willans Richardson, een Britse natuurkundige, dat sommige elektronen het atoom konden verlaten zonder terug te keren. Dit proces vereist een bepaalde hoeveelheid energie, afhankelijk van het metaal. De term voor dit effect is werkfunctie .