home

№319 Определение удельного заряда электрона из вольт-амперной характеристики вакуумного диода

?
Лабораторная работа № 319

зависимость тока в диоде от анодного напряжения, называется вольтамперной характеристикой диода (рис.2). Если напряжение равно нулю, ток в
диоде очень слабый. По мере увеличения положительного потенциала анода
ток возрастает (до т.1), а затем практически перестает увеличиваться (участок
кривой 2-3). Говорят, что ток достиг насыщения – IS1. Такое явление наступает
тогда, когда все электроны, эмиттированные катодом, оказываются на аноде.
При повышении температуры катода (за счет пропускания большего тока
накала) количество эмиттируемых электронов увеличивается, ток диода
возрастает (т.4) и снова достигает насыщения (участок 4-5), но при этом его
значение IS2 больше прежнего IS1. В диодах с оксидированным катодом при
нормальном режиме работы ток насыщения практически не достигается (6).
Нелинейная зависимость тока диода от напряжения имеет следующее
объяснение [1]. При наличии термоэлектронной эмиссии в пространстве
между катодом и анодом в любой момент времени находятся электроны,
движущиеся к аноду, которые образуют облако отрицательного заряда
(пространственный
заряд).
Этот
заряд
изменяет
распределение
электрического потенциала в рассматриваемом промежутке. Пусть анод и
катод представляют собой плоские пластины (для упрощения рассуждений),
параллельные друг другу (рис.3). В отсутствие пространственного заряда
распределение потенциала V
между
пластинами,
образуV
ющими плоский конденсатор,
изображается прямой линией 1.
x
При наличии тока между
катодом
и
анодом
будет
существовать
отрицательный
1
пространственный заряд и в
любом сечении х значение
потенциала
оказывается
меньше (кривая 2). С уве2
личением
анодного
напряжения концентрация электроd
x
0
нов в облаке уменьшается,
поэтому тормозящее действие
пространственного заряда станоРис.3
вится меньше и анодный ток увеличивается быстрей. При достижении
насыщения все эмиттированные электроны попадают на анод. Рост анодного
тока при этом должен прекратиться. Если катод изготовлен из чистого
металла, это действительно так. При оксидированном катоде анодный ток
продолжает расти, только значительно медленнее. Причиной роста является
то, что в отсутствие пространственного заряда повышение анодного
напряжения приводит к снижению эффективной работы выхода электронов из
катода. Это явление носит название эффекта Шоттки.
60