O que é emissão termiônica?
A emissão termiônica, também conhecida como emissão térmica de elétrons, é o processo pelo qual os portadores de carga, como elétrons ou íons, se movem sobre uma superfície ou algum tipo de barreira energética pela indução de calor. Portadores de carga restringem naturalmente a atividade; no entanto, na emissão termiônica, a energia térmica é introduzida nos transportadores, fazendo com que eles superem essas forças. A razão por trás da capacidade dos portadores de carga de executar essa ação é porque elétrons e íons são móveis e não estão ligados às cadeias normais da estrutura atômica que afetam outras partículas. Tradicionalmente, esses transportadores de carga eram chamados de "termiões".
Uma propriedade da teoria das emissões termiônicas é que a região emissora é sustentada com uma carga oposta à original, mas igual em magnitude. Isso significa que a localização do portador de carga antes da emissão gerará uma carga positiva no caso de elétrons. No entanto, isso pode ser alterado usando uma bateria. A emissão é neutralizada quando as transportadoras estão mais distantes da região, resultando em nenhuma alteração no estado original.
Historicamente, o principal exemplo de emissão termiônica é o usado no efeito Edison. Os elétrons são emitidos a partir de um cátodo de metal quente, que usa um dispositivo elétrico polarizado para fazer com que a corrente elétrica flua para dentro de um tubo de vácuo. Isso permite que um dispositivo mantenha controle sobre o movimento dos elétrons e amplifique ou modifique o sinal elétrico.
Qualquer coisa usada para resfriar ou gerar energia utiliza o conceito da teoria das emissões termiônicas. À medida que a temperatura aumenta, a magnitude do fluxo aumenta. Além do uso tradicional de tubos de vácuo para eletrônicos, dispositivos de estado sólido também podem ser usados para criar o movimento termiônico dos elétrons, permitindo que a tecnologia moderna funcione.
A termiônica foi relatada pela primeira vez por Frederick Guthrie em 1863. Ele foi capaz de identificar uma alteração na carga positiva de uma esfera de ferro altamente aquecida que não ocorria se o objeto estivesse carregado negativamente. No entanto, não foi até 1880 que a ciência foi prontamente aproveitada por Thomas Edison. Ao trabalhar com suas lâmpadas incandescentes, ele notou que certas áreas permaneciam escuras. Isso lhe permitiu identificar o fluxo de elétrons devido ao calor, resultando na criação do diodo.
A lei de Richardson descreve a razão pela qual os elétrons são capazes de fluir dessa maneira. Especificamente, os metais contêm dois elétrons na estrutura atômica que são capazes de se mover de átomo para átomo. Em 1928, Sir Owen Willans Richardson, físico britânico, descobriu que alguns elétrons eram capazes de deixar o átomo sem retornar. Este processo requer uma certa quantidade de energia, dependendo do metal. O termo para esse efeito é função de trabalho .