TE – Thermische Emission - JavaPsi
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1 GRUNDLAGEN <strong>TE</strong> 2<br />
1 Grundlagen<br />
1.1 Kennlinie einer Glühdiode<br />
Eine Glühdiode (Kathode) emittiert beim Erhitzen Elektronen, die zur Anode fliegen. Misst<br />
man die an der Anode ankommenden Elektronen IA in Abhängigkeit von der zwischen Kathode<br />
und Anode anliegenden Spannung UG, so erhält man eine Kennlinie IA(UG). Diese lässt<br />
sich in drei Bereiche unterteilen.<br />
Abbildung 1: Anodenstrom in Abhängigkeit von der Spannung zwischen Kathode und Anode (Literaturmappe<br />
S. 24).<br />
Anlaufstrombereich, UG < 0 (Gegenspannung): Nur Elektronen mit hinreichend hoher<br />
thermischer Energie erreichen die Anode:<br />
IA(UG, T ) = IA(0, T ) · e<br />
eUeff<br />
− G<br />
kB T , (1)<br />
wobei kB die Boltzmann-Konstante, T die Temperatur, e die Elementarladung und U eff<br />
G<br />
die effektive Spannung zwischen Anode und Kathode (siehe unten) bezeichnen.<br />
Raumladungsbereich: Elektronen zwischen Kathode und Anode wirken als Potentialwall<br />
auf die von der Kathode emittierten Elektronen, d.h. ein Teil der emittierten Elektronen<br />
wird reflektiert und gelangt nicht zur Anode.<br />
Sättigungsbereich: Die Spannung zwischen Anode und Kathode UG ist so groß, dass alle<br />
von der Kathode emittierten Elektronen an der Anode ankommen. Der an der Anode<br />
ankommende Sättigungsstrom IS ändert sich in diesem Bereich bei weiterem Erhöhen<br />
von UG nicht mehr, er ist lediglich von der Anzahl der von der Kathode emittierten<br />
Elektronen abhängig, d.h. von der Kathodentemperatur T . Es gilt nach Richardson<br />
IS(T ) = ARF T 2 e − W K<br />
k B T , (2)<br />
Version: 24. Oktober 2007 Moritz Stoll, Marcel Schmittfull
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