Измерение неизотропной неравновесной функции распределения носителей тока в запираемом термоэлектронном преобразователе. Сапогин В.Г. - 8 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТТИ ЮФУ | Таганрог

Составители: 

Рубрика: 

8
в) тонкий внутренний цилиндрический слой газа термоэлектронов, прилегаю-
щий к аноду, имеет концентрацию неравновесной компоненты n
0
и направление плот-
ности тока j и скорости υ его носителей, указанные на рис. 3;
г) скорость подлетающих к цилиндрическому аноду электронов распределена по
закону (1.3) при ν=4.
Запишем элемент тока dJ, создаваемый электронами со скоростями в интервале
d
x
υ , учитывая, что плотность тока jqn
x
x
=
υ
:
(
)
dJ Sdj Sq dn qn Sf d
xx xxx
== =υυυυ
04
, (1.8)
где q=-e (e>0); dn
dN
V
= , а V - объем газа электронов в прилежащем к аноду тонком
слое; S - площадь поверхности анода, которую пересекает ток; направление оси x везде
перпендикулярно поверхности анода (см. рис. 3). Тогда ток, создаваемый электронами,
попавшими на анод, вычисляется из соотношения:
()
++=
∫
=
−
∞
2
040
2
1
1
kT
qU
kT
qU
eJdfSqnJ
kT/qU
m
υυυ
υ
, (1.9)
где
J
kT
m
0
8
3
2
=
τ
π
, (1.10)
- максимальное значение тока в диоде при нулевом значении задерживающего напря-
жения U=0, τ=qn S
0
- линейная плотность зарядов в слое.
Соотношение (1.9) дает аналитический вид вольтамперной характеристики
(ВАХ) запираемого вакуумного ТЭПа при неравновесном распределении носителей
тока. Заметим, что для ν=2 и ν=6 ВАХ имеют уже другой вид, который не реализуется
в эксперименте. Значение ν=2 требуют температуру распределения выше температуры
оксидного катода, а ν=6 − ниже.
Дифференцируя (1.9) по U, найдем
dJ
dU
J
U
U
U
e
UU
=−
−
0
2
2
**
/
*
, (1.11)
dJ
dU
JU
U
U
U
e
UU
2
2
0
3
2
2=−
−
*
*
/
*
. (1.12)
где UkTq
*
/= - масштаб напряжения
Из (1.11) и (1.12) видно, что в области qU kT/ ≥ 0 вольтамперная характери-
стика ТЭПа монотонно убывающая функция, имеющая перегиб в точке
UkTqU
=
=
22/
*
(1.13)
cо значением тока в точке перегиба
JJeJ
==5
0
2
/
*
, (1.14)
где е - основание натурального логарифма. Значение J
*
примем за масштаб тока.
Вид ВАХ приводится на рис. 4 в виде графика
y
y
x
=
(), где
yJJ= /
0
, а
xqU kT= /( )(значение аргумента изменяется от 0 до 10). Он отображает свойства
неравновесного распределения электронов (1.3) при ν=4. Как видно из рис. 4 при ма-
лых напряжениях запирания
qU kT/( )
<
< 1 ток ТЭПа изменяется мало (начальный
участок характеристики горизонтален). На этом участке только небольшое количество
зарядов возвращается от анода к катоду. Самое большое изменение тока приходится на
точку перегиба (значение аргумента равно 2). В этом случае на катод уже возвращается
большое количество зарядов, имеющих скоростьменьше, чем (1.4).

Страницы