Рабочая функция

Работа (или спусковой механизм работа , работа ) является работой , то есть сила , которая, по крайней мере потратила должен электрон незаряженного твердого вещества для растворения. Как правило, работа выхода указывается в электрон-вольтах . Работа выхода важна в процессах, которые специально «выбивают» электроны из катода, вводя энергию. Это важный параметр во всех уравнениях мощности связанных технических и научных приложений, и на него все еще влияет тип возбуждения. Следовательно, это центральный фактор влияния в электронно-лучевой технологии . Это включает:

• Свечение (тепловое возбуждение)
• Газовый разряд (электрохимическое возбуждение)
• Автоэлектронная эмиссия (электрическое возбуждение за счет восполнения энергии Ферми (также называемая «холодная эмиссия»))
• Фотоэмиссия (световое возбуждение, см. Фотоэлектрический эффект )
• а также комбинированные системы

Теоретически работу выхода можно описать с помощью модели электронного газа .

Описание и измерение

Работа следует отличать от электронной энергии , которая сравнима с энергией ионизации с атомом или молекулой . Энергия связи электрона различна для электронов разных электронных оболочек: если вы хотите высвободить электрон из более глубокой (энергетически более низкой) оболочки, необходимо приложить больше энергии. Энергия ионизации относится только к минимальной энергии, которая должна быть приложена для отделения определенного электрона от его связи. В отличие от этого, работа выхода - это обычно минимальная энергия для выхода электрона, то есть энергия, когда электрон извлекается с уровня Ферми .

Следовательно, работа выхода зависит от химического потенциала типа твердого тела (вещества), из которого высвобождаются электроны. Он относительно невелик для щелочных металлов, таких как рубидий (2,13 эВ), цезий (2,14 эВ), калий (2,25 эВ) или натрий (2,28 эВ), тогда как для таких металлов, как алюминий (4,20 эВ)), цинк (4,34 эВ). или платина (5,66 эВ) значительно выше.

Дневной свет с низким содержанием УФ-излучения или без УФ-излучения состоит из фотонов с максимальной энергией 3 эВ и может высвобождать электроны из цезия, в то время как цинк требует более энергичного ультрафиолета. Освободившиеся электроны обладают определенной кинетической энергией:

${\ Displaystyle \! \, W _ {\ mathrm {свет}} = W _ {\ mathrm {kin}} + W _ {\ mathrm {A}}}$.

Измерение работы выхода с помощью фотоэффекта в основном осуществляется путем измерения кинетической энергии высвобождаемых электронов. Это происходит из-за разницы между введенной энергией (обычно энергией падающего фотона ) и работой выхода. Если вы измерили кинетическую энергию электронов (с помощью электронного спектрометра ), а используемая длина волны известна через фильтры или свойства лазера , вы можете рассчитать работу выхода как разницу:

${\ displaystyle \! \, W _ {\ mathrm {A}} = E _ {\ mathrm {photon}} -E _ {\ mathrm {электрон (макс)}}}$

Метод противоположного поля также является простым вариантом измерения .

Различные рабочие функции выхода двух металлов приводят к контактному потенциалу , который, следовательно, можно использовать для измерения относительных рабочих функций. Измерение с помощью датчика Кельвина , также известного как датчик Кельвина, имеет важное значение.

заявление

В электронной лампе в качестве источника электронов используются нагретые металлы. Сначала использовался вольфрам с работой выхода 4,5 эВ, затем вольфрам с одноатомным слоем тория с толщиной 2,6 эВ. Тонкий слой бария на вольфраме дает 1,7 эВ, а комбинация вольфрама, оксида бария и внешнего слоя бария, называемого оксидным катодом, дает 1,1-1,0 эВ. Благодаря уменьшенной работе выхода температура катода может быть снижена с 2400 ° C для вольфрама до 700 ° C для оксидных катодов.

Смотри тоже

• Электронное сродство

Индивидуальные доказательства

1. ^ Интернет-энциклопедии от Wissenschaft-Online.de
2. ↑ Интернет-вики на DESY
3. ↑ Комплексная полупроводниковая наука и технология: онлайн-версия . Newnes, 2011, ISBN 978-0-08-093228-6 , стр. 163 ( ограниченный просмотр в поиске Google Книг). 
4. ↑ Хорст Кухлинг: Taschenbuch der Physik, 11-е издание 1988 г., ISBN 3-8171-1020-0 , стр. 635.
5. ↑ Х. Баркгаузен: Учебник электронных ламп. 1. Том Общие основы. 11-е издание, S. Hirzel Verlag, 1965, стр. 25 (Глава 3 Электронная эмиссия из светящихся проводников).