Analisis Rangkaian Elektrik - Darpublic

Pada temperatur yang tinggi, tambahan energi yang diterima elektron
di sekitar energi Fermi cukup besar sehingga ia mampu melewati
dinding potensial di permukaan metal. Peristiwa keluarnya elektron
dari metal karena pengaruh thermal ini disebut emisi thermal.
Menggunakan distribusi Fermi-Dirac untuk menghitung jumlah
elektron yang mampu mencapai permukaan metal untuk kemudian
meninggalkan metal, diperoleh relasi
4πm φ
e 2 −eφ/
kB
T 2 −e
/ kT
j = ( k BT
) e = AT e
(9.30)
3
h
dengan j adalah kerapatan arus. Persamaan (9.30) dikenal sebagai
persamaan Richardson-Dushman. Perlu kita ingat bahwa persamaan
tersebut tidak sepenuhnya terpenuhi karena beberapa hal:
a. emisi elektron di permukaan sangat sensitif terhadap kondisi
permukaan;
b. emisi elektron juga sensitif terhadap arah normal permukaan
terhadap kisi kristal dalam metal;
c. work function berubah terhadap temperatur; makin tinggi
temperatur banyak elektron yang makin jauh dari tingkat Fermi.
φ = φ0
+ αT
φ0 adalah work function pada 0 K; α adalah koefisien temperatur,
α = d φ / dT
Beberapa macam metal yang biasa digunakan sebagai katoda (yang
dipanaskan) untuk memperoleh sumber elektron diberikan pada
Tabel-9.1.
Tabel.9.1. Beberapa metal sebagai katoda sumber elektron.[6].
Material
katoda
titik
leleh
[K]
temperatur
kerja
[K]
work
function
[eV]
konstanta A
[10 6 amp/m2
K 2 ]
W 3683 2500 4,5 0,060
Ta 3271 2300 4,1 0,4 – 0,6
Mo 2873 2100 4,2 0,55
Th 2123 1500 3,4 0,60
Ba 983 800 2,5 0,60
Cs 303 293 1,9 1,62
153