11. Диффузия и дрейф заряженных частиц. Соотношение Эйнштейна.
Двуполярная диффузия
В газовых разрядах формируются потоки заряженных частиц. Существуют некоторые макрохарактеристики:
Продольное и поперечное распространение электоронов (е)
Эффективность упругого и неупругого столкновений.
Существуют причины возникновения направленных потоков заряженных е:1.внешнее электр.поле(ЭП), которое вызывает дрейфовый ток. 2. Есть градиент n (концентрации)=> возникновение диффузионного потока: Ф=-Д▼n
ч
ерез
поверхность S
– результирующий поток. Берем 2 участка≡
с размерами порядка длины свободного
пробега.
Д=
;-считается грубой оценкой. υ-средняя
тепловая скорость частиц. Дрейфовое
движение-движение под действием ЭП=>его
поток частиц представляется: Ф=n*U
n-концентрация; U-υ напряжения движения частиц.
Если поле слабое:
υч<υполя.Частица
двигается хаотично на длине свободного
пробега, приобретает доп. υ:оцениваем
способность част.ускоряться в поле:
l=
; a=
ускоряется част.под действием внешнего
ЭП. Средняя υ(U):
U=
где ∆t=
время равнод. Движения. U=
*
*
;
U=bE
–подвижность поля, bE=1eEλ/2mυ
=>b=1eλ/2mυ;
b
,D-возникновение
напр-х потоков. Если взять разные частицы
в газе, то в be
тяж.частицы
υ
теплового движ. е
υ
тяж.час. Если в процессе формирования
потока принимают участие частицы разного
знака, то это двуполярная диффузия.
получаем градиент
концентрации
из-за
этого привозникновении е и U
они должны разбегаться на большие
рас-ия.
вследствии
этого возникает ЭП, оно начинает тормозить
е и ускоряет движение U
=> возникает сумма (поток с одной стороны
градиента концентрации, с другой стороны
дифф. Поток) =>
je=-jp -плотности e и p должны уравняться.
Е=(▼n/n)*(De-Dp)/(be+bp));
для опр-я Е в т/д равновесии. Где▼n=▼nе=▼nр;
jp=eФ,
Ф=-Dp▼n
–поток одних частиц. Если te
tp
на 2 порядка Ф=-Dp*100▼n.
Если имеем разные температуры p
и e,
то диффузия может увеличиться в 2 раза.
В плазме двуполярная диф-я приводит:
-возникае разностное ЭП, которое будет
влиять на баланс заряженных частиц.
–чем выше плотность плазмы, тем больше
разряд: между плазмой и стенкой существует
холодный газ, который тормозит
двупол.диффузию.
9. Виды эмиссии электронов. Термоэлектронная эмиссия. Закон Ричардсона - Дешмена.
1)Термоэмиссия- испускание электронов нагретым веществом в вакууме. Описывается законом Ричардсона – Дешмена:
WB-WF0
4.52
эВ ; kT-0.252;
exp(4,52/0,252)107
; 1/exp(W-WF)/kT
exp(-W-WF0)/kT
exp(-W
/kT);
N
=
2(
)3
x*exp(WF0
/kT)*
exp(-W
/kT)dυxdυydυz;
N=2(
)3*
exp(WF0
/kT)
x*
exp(-mυx2
/2kT)dυx
exp(-mυy2
/2kT)dυy
exp(-mυz2
/2kT)dυz;
N=2(
)3*
exp(WF0
/kT)*kT/m*exp(-WB
/kT)
*
;
N=4πmk2/h3*T2* exp(-WB-WF /kT)= 4πmk2/h3*T2* exp(-Ww /kT);
Jt=eN=4πmk2/h3*T2*
exp(-Ww
/kT)*e=
A0*T2exp(-
);
Jt=A0*T2exp(-
);
A0
- постоянная Зашмерфильда (вроде так
ёб); 
T2-
термоток , Ww=WB-WF0-
работа выхода, Jt-
плотность тока, exp(-
)-
показывает на вероятность выхода
электронов из металла под действием
флуктуации. Эксперемент: К имеет
независимый источник питания, где
регистрируется поток
Берем
фикси-ую температуру. Имеем «0» токи не
А. Есре,покидания
катода
2kT,
А по эксперементу:I-нет линейной
зависимости J
на А.II – режим насыщения J.
III-с некот ∆Un;
J↑причем
характеризуется началом влияния ВЭП
на выход е из Ме.Iv-на
термоэм. накладывается холодная эмиссия.
v-автоэлектронная
эмиссия переходит во взрывную эмиссию.
2)Автоэлектронная эмиссия. Когда е покидает Ме, на е начинают действовать силы. Здесь действует ЭП. Когда е выходит, внешняя F=eE (е-заряд е, Е-напряженность ЭП). И есть внутренняя кулоновская сила. F= -1ee/πε04xx 3)Вторичная эмиссия-выход е при падении на поверхность потока ускоренных заряженных частиц. (е или ионы). η-коэ-т вторичной эмиссии.
4
)
Фотоэффекты-хар-ся квантовым выходом;
вероятность испускания е в Ме под
действием кванта при поляризации. 1-рост
квантового выхода 2-максимум 3-спад (в
области УФ); е получил энергию, но не
может выйти, т.к. тратит большую ее часть
на соударение. 4-энергия запасается и в
итоге становится настолько большой,
что е может захватить с собой еще
несколько е на выходе с поверхности.