2.3. Коэффициент вторичной эмиссии. Коэффициент токораспределения.

Вторичной электронной эмиссией называют эмиссию электронов с поверхности тела при его бомбардировке электронами. Тело, подвергаемое бомбардировке, называют вторично-электронным эмиттером , или мишенью . Внешний электрон, проникающий в вещество мишени, обладает некоторой избыточной энергией по сравнению с энергией свободных электронов вещества. В основном, эта энергия передается атомам кристаллической решетки, т.е. превращается в энергию теплового движения. Однако, с некоторой, отличной от нуля, вероятностью внешний электрон может передать свою энергию одному или нескольким электронам вещества. Если значение переданной энергии будет превышать значение работы выхода, то такие возбужденные электроны могут покинуть вещество мишени. Так рождаются вторичные электроны.

Отношение общего числа вторичных электронов n 2 к числу первичных электронов n 1 называют коэффициентом вторичной эмиссии:

(2.19)

При увеличении энергии Е 1 число вторичных электронов увеличивается и при некотором значении Е 1кр коэффициент вторичной эмиссии достигает максимума. Значения Е 1кр и ? макс зависят от материала мишени.

При дальнейшем увеличении Е 1 глубина проникновения первичных электронов в мишень возрастает настолько, что вторичные электроны, образовавшиеся на значительной глубине, на пути к поверхности рассеивают большую часть энергии и теряют возможность покинуть мишень. Вследствие этих же причин уменьшается и число упруго отраженных электронов. Коэффициент вторичной эмиссии уменьшается. Для большинства металлов и полупроводников ? макс не намного превосходит единицу. Увеличение ? макс до нескольких единиц наблюдается у сложных соединений, содержащих вещества с малой работой выхода, например цезий.

При U c > 0 полный ток электронов, преодолевших потенциальный барьер, разделяется на два: часть электронов движется к аноду (анодный ток), другая часть электронов попадает на сетку, образуя сеточный ток. Это разделение общего катодного тока, соответствующего полному потоку электронов на токи, текущие в цепях отдельных электродов лампы, называют токораспределением .

Р ассмотрим токораспределение в многоэлектродных лампах. Наличие в тетроде и пентоде экранирующей сетки, имеющей высокий положительный потенциал, приводит к разветвлению движущегося от катода электронного потока на два: к аноду и к экранирующей сетке. В отличие от триода, который в ряде схем работает без сеточных токов и где распределение происходит лишь при U С > 0 , в тетроде и пентоде даже при U С1 <0 ( I С = 0 ) катодный ток является суммой двух токов:

I К = I А + I С2 . (2.20)

В некоторых случаях специального применения этих ламп положительные напряжения могут быть заданы также на управляющую и защитную в пентоде сетки. Тогда для тетрода

I К = I С1 + I С2 + I А . (2.21)

I К = I С1 + I С2 + I С3 + I А . (2.22)

В общем случае катодный ток в многоэлектродных лампах является суммой токов, текущих в цепях всех сеток и анода (рис.2.2). Однако тетроды обычно работают при отрицательном напряжении на управляющей сетке ( U C 1 <0 ), а пентоды – при U C 1 <0 и U C 3 =0 . Для количественного описания токораспределения, для характеристики распределения токов и их соотношения используется коэффициент токораспределения

(2.23)

значение, которого зависит от соотношения напряжений на аноде и экранирующей сетке

(рис.2.3): (2.24)

В соответствии с I К = I А + I С и с помощью этого коэффициента можно анодный и сеточный токи записать как доли общего катодного тока:

(2.25)

(2.26)

Значения токов I А и I С , а следовательно и коэффициента k тр зависят от напряжений U А и U С .

Как и в триоде, в многоэлектродных лампах различают два режима токораспределения. При анодных напряжениях, малых по сравнению с U С2 , траектории некоторых электронов, пролетающих экранирующую сетку под действием результирующего поля между этой сеткой и анодом, искривляются, и электроны возвращаются от анода к экранирующей сетке. Это режим возврата электронов к экранирующей сетке. На конфигурацию поля в пространстве между экранирующей сеткой и анодом анодное напряжение в тетроде влияет непосредственно, а в пентоде его влияние несколько ослабляется из-за экранирующего действия редкой защитной сетки. Поэтому даже небольшое увеличение анодного напряжения в этом режиме существенно влияет на траектории электронов, пролетевших экранирующую сетку. При увеличении U A все большая часть траекторий электронов спрямляется и наблюдаются резкий рост анодного тока и уменьшение тока I С2 . Существенно увеличивается, поэтому и коэффициент токораспределения.

В режиме прямого перехвата электронов экранирующей сеткой анодный ток слабо зависит от анодного напряжения. Почти все электроны, пролетевшие плоскость экранирующей сетки, устремляются к аноду. Незначительный рост анодного тока при увеличении анодного напряжения объясняется двумя причинами: возрастанием коэффициента токораспределения в результате уменьшения числа электронов, перехватываемых экранирующей сеткой, и некоторым очень незначительным ростом катодного тока. Влияние анодного напряжения на объемный заряд у катода и на катодный ток в многоэлектродных лампах незначительно из-за действия сеток.