Просмотр кода страницы Термоэлектронная эмиссия

'''Термоэлектро́нная эми́ссия''' ('''эффе́кт Ри{{ударение}}чардсона''', '''эффект Э{{ударение}}дисона''') — излучение электронов из твёрдого тела, металла и полупроводников в свободное пространство (обычно в вакуум или разрежённый газ) при нагреве его до высокой температуры. Эмиссия наблюдается начиная с 900 [[Кельвин|К]].

== История открытия ==
[[Файл:EdisonEffect-ru.svg|thumb|Термоэлектронная эмиссия в [[Электровакуумный диод|электровакуумном диоде]]. При подаче положительного напряжения на [[анод]] через вакуум между [[катод]]ом и анодом протекает [[электрический ток]], при обратной полярности напряжения тока нет. Стрелками показано направление движения [[электрон]]ов, направление тока обратно направлению движения электронов.]]

Впервые об этом явлении сообщил [[Беккерель, Александр Эдмон|Эдмонд Беккерель]] в 1853 году<ref>{{cite web |url=http://etd.library.vanderbilt.edu/available/etd-03262013-131559/unrestricted/Paxton_Thesis.pdf |title=THERMIONIC ELECTRONEMISSION PROPERTIES OF NITROGEN-INCORPORATED POLYCRYSTALLINE DIAMOND FILMS |accessdate=2016-11-22 |first=William |last=Paxton |archiveurl=https://web.archive.org/web/20161123053917/http://etd.library.vanderbilt.edu/available/etd-03262013-131559/unrestricted/Paxton_Thesis.pdf |archivedate=2016-11-23 }}</ref><ref>{{cite web |url=https://www.britannica.com/technology/thermionic-power-converter |title=Thermionic power converter |website=Encyclopedia Britannica |accessdate=2016-11-22 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20161123055013/https://www.britannica.com/technology/thermionic-power-converter |archivedate=2016-11-23 }}</ref>.

Явление было переоткрыто в 1873 году [[Гатри, Фредерик|Фредериком Гатри]] в Великобритании<ref>См. например:
* {{статья |ссылка=https://books.google.com/books?id=U08wAAAAIAAJ&pg=PA257#v=onepage&q&f=false |заглавие=On a relation between heat and static electricity |издание=[[Philosophical Magazine|The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science]] |том=4th 46 |номер=306 |страницы=257—266 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20180113210540/https://books.google.com/books?id=U08wAAAAIAAJ&pg=PA257#v=onepage&q&f=false |archivedate=2018-01-13 |doi=10.1080/14786447308640935 |язык=en |автор=Guthrie Frederick |месяц=10 |год=1873 |тип=journal}}
* {{статья |ссылка=https://books.google.com/books?id=GLk9AQAAMAAJ&pg=PA168#v=onepage&q&f=false |заглавие=On a new relation between heat and electricity |издание=[[Proceedings of the Royal Society|Proceedings of the Royal Society of London]] |том=21 |номер=139—147 |страницы=168—169 |doi=10.1098/rspl.1872.0037 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20180113210540/https://books.google.com/books?id=GLk9AQAAMAAJ&pg=PA168#v=onepage&q&f=false |archivedate=2018-01-13 |язык=en |автор=Guthrie Frederick |число=13 |месяц=2 |год=1873 |тип=journal}}</ref>: во время работы с заряженными телами Гатри обнаружил, что раскалённый железный шар теряет свой заряд, если он заряжен отрицательно, но положительно заряженный шар заряда не теряет<ref>{{книга
|год=2003
|заглавие=Thermionic Emission from Hot Bodies
|ссылка=http://books.google.com/books?id=PrbOIoMnxnwC&pg=PA196
|страницы=196
|издательство=Wexford College Press
|isbn=978-1-929148-10-3
|дата ссылки=2013-12-31
|язык=und
|автор=Richardson O. W.
|archive-date=2013-12-31
|archive-url=https://web.archive.org/web/20131231221553/http://books.google.com/books?id=PrbOIoMnxnwC&pg=PA196
}}</ref>.

Также термоэлектронную эмиссию изучали [[Гитторф, Иоганн Вильгельм|Иоганн Гитторф]] (1869—1883)<ref>См. например:
* {{статья |ссылка=http://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=uc1.b4433674;view=1up;seq=25 |заглавие=Ueber die Electricitätsleitung der Gase |язык=German |издание=[[Annalen der Physik|Annalen der Physik und Chemie]] |том=2nd series 136 |номер=1 |страницы=1—31 |doi=10.1002/andp.18692120102 |автор=Hittorf W.|год=1869}}
* {{статья |ссылка=http://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=uc1.b4433674;view=1up;seq=221 |заглавие=Ueber die Electricitätsleitung der Gase |язык=German |издание=[[Annalen der Physik|Annalen der Physik und Chemie]] |том=2nd series 136 |номер=2 |страницы=197—234 |doi=10.1002/andp.18692120203 |автор=Hittorf W. |год=1869}}
* {{статья |ссылка=http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k149954/f452.image.langEN |заглавие=Ueber die Electricitätsleitung der Gase |язык=German |издание=[[Annalen der Physik|Annalen der Physik und Chemie]] |том=Jubalband (anniversary volume) |страницы=430—445 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20180113210541/http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k149954/f452.image.langEN |archivedate=2018-01-13 |автор=Hittorf W. |год=1874}}
* {{статья |ссылка=http://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=wu.89048352421;view=1up;seq=575 |заглавие=Ueber die Electricitätsleitung der Gase |язык=German |издание=[[Annalen der Physik|Annalen der Physik und Chemie]] |том=3rd series 7 |номер=8 |страницы=553—631 |doi=10.1002/andp.18792430804 |автор=Hittorf W. |год=1879}}
* {{статья |ссылка=http://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=wu.89048352561;view=1up;seq=727 |заглавие=Ueber die Electricitätsleitung der Gase |язык=German |издание=[[Annalen der Physik|Annalen der Physik und Chemie]] |том=3rd series 20 |номер=12 |страницы=705—755 |doi=10.1002/andp.18832561214 |автор=Hittorf  W. |год=1883}}
* {{статья |ссылка=http://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=wu.89048352587;view=1up;seq=106 |заглавие=Ueber die Electricitätsleitung der Gase |язык=German |издание=[[Annalen der Physik|Annalen der Physik und Chemie]] |том=3rd series 21 |страницы=90—139 |doi=10.1002/andp.18842570105 |автор=Hittorf W.|год=1884}}</ref>, [[Гольдштейн, Ойген|Ойген Гольдштейн]] (1885)<ref>E. Goldstein (1885) [https://books.google.com/books?id=yhVbAAAAYAAJ&pg=PA79#v=onepage&q&f=false «Ueber electrische Leitung in Vacuum»] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20180113210540/https://books.google.com/books?id=yhVbAAAAYAAJ&pg=PA79 |date=2018-01-13 }} (On electric conduction in vacuum) ''Annalen der Physik und Chemie'', 3rd series, '''24''' : 79—92.</ref>, {{iw|Эльстер, Юлиус|Юлиус Эльстер|en|Julius Elster}} и {{iw|Гейтель, Ганс Фридрих|Ганс Гейтель|en|Hans Friedrich Geitel}} (1882—1889)<ref>См. например:
* Elster and Geitel (1882) [http://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=wu.89048352488;view=1up;seq=211 «Ueber die Electricität der Flamme»] (On the electricity of flames), ''Annalen der Physik und Chemie'', 3rd series, '''16''' : 193—222.
* Elster and Geitel (1883) [http://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=wu.89048352546;view=1up;seq=612 «Ueber Electricitätserregung beim Contact von Gasen und glühenden Körpern»] (On the generation of electricity by the contact of gases and incandescent bodies), ''Annalen der Physik und Chemie'', 3rd series, '''19''' : 588—624.
* Elster and Geitel (1885) [http://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=uc1.b4433723;view=1up;seq=15 «Ueber die unipolare Leitung erhitzter Gase»] (On the unipolar conductivity of heated gases") ''Annalen der Physik und Chemie'', 3rd series, '''26''': 1—9.
* Elster and Geitel (1887) [http://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=uc1.b4433728;view=1up;seq=123 «Ueber die Electrisirung der Gase durch glühende Körper»] (On the electrification of gases by incandescent bodies") ''Annalen der Physik und Chemie'', 3rd series, '''31''' : 109—127.
* Elster and Geitel (1889) [http://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=uc1.b4433733;view=1up;seq=333 «Ueber die Electricitätserregung beim Contact verdünnter Gase mit galvanisch glühenden Drähten»] (On the generation of electricity by contact of rarefied gas with electrically heated wires) ''Annalen der Physik und Chemie'', 3rd series, '''37''' : 315—329.</ref>.

Эффект был вновь открыт [[Эдисон, Томас Алва|Томасом Эдисоном]] 13 февраля 1880 года. В своих опытах Эдисон пытался выяснить, почему в лампе накаливания, которую он создал, нити накала перегорали раньше времени и почему на внутренней стороне колбы образовывался тёмный налёт вблизи [[Анод|положительного электрода]] нити. Эдисон производил опыты с несколькими экспериментальными вакуумированными лампами накаливания с дополнительной металлической пластиной или листочком фольги внутри колбы, которая сама электрически изолирована от нити накаливания и имеет дополнительный электрический вывод сквозь стекло колбы. В этих опытах Эдисон обнаружил, что если эта пластина имела положительный [[Электродный потенциал|потенциал]] относительно нити накала, то через вакуум протекал заметный ток, а если потенциал пластины был отрицательный относительно нити накала, то ток отсутствовал, причём ток наблюдался только в том случае, если нить накала была достаточно сильно разогрета.

В дальнейшем это явление стало объясняться испусканием электронов, которые являются отрицательно заряженными частицами, нагретыми телами. Однако в описываемое время электрон ещё не был открыт: его открыл [[Томсон, Джозеф Джон|Джозеф Томсон]] лишь в 1897 году.

Эдисон также обнаружил, что ток от нагретой нити быстро увеличивался с ростом напряжения накала, и подал заявку на [[патент]] 15 ноября 1883 года на устройство для регулирования напряжения с использованием эффекта (патент США 307 031). Данный патент США на электронное устройство считается первым<ref>{{cite patent|inventor-first=Thomas A. |inventor-last=Edison |inventorlink1=Thomas Edison |title=Electrical indicator |country-code=US |patent-number=307031 |publication-date=November 15, 1883 |issue-date=October 21, 1884}}</ref>.

Несколько экземпляров ламп накаливания с демонстрацией эффекта Эдисон представил на Международной электрической выставке в Филадельфии в сентябре 1884 года. Британский учёный [[Прис, Уильям Генри|Уильям Прис]], посетивший выставку, забрал с собой несколько таких ламп для изучения явления. После их изучения он подготовил в 1885 году доклад, в котором назвал термоэлектронную эмиссию «эффектом Эдисона»<ref>{{статья |ссылка=https://books.google.com/books?id=xmdDAAAAYAAJ&pg=PA219#v=onepage&q&f=false |заглавие=On a peculiar behaviour of glow lamps when raised to high incandescence |издание=[[Proceedings of the Royal Society|Proceedings of the Royal Society of London]] |том=38 |номер=235—238 |страницы=219—230 |doi=10.1098/rspl.1884.0093 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20140626213555/http://books.google.com/books?id=xmdDAAAAYAAJ&pg=PA219#v=onepage&q&f=false |archivedate=2014-06-26 |язык=en |тип=journal |автор=Preece, William Henry |год=1885}} Preece coins the term the «Edison effect» on page 229.</ref><ref name=Josephson>
{{книга
|год=1959
|заглавие=Edison
|ссылка=https://archive.org/details/edisonbiography00jose
|издательство=[[S&P Global|McGraw-Hill Education]]
|isbn=978-0-07-033046-7
|язык=und
|автор=Josephson M.
}}</ref>.

Затем британский физик [[Флеминг, Джон Амброз|Джон Амброз Флеминг]], работавший в британской компании «''Wireless Telegraphy''», обнаружил, что эффект Эдисона может использоваться для детектирования [[Радиоволны|радиоволн]]. Флеминг продолжил разработку двухэлектродной вакуумной лампы, теперь известной как электровакуумный диод, на которую получил патент 16 ноября 1904 года<ref>См. например:
* Provisional specification for a thermionic valve was lodged on November 16, 1904. In this document, Fleming coined the British term «valve» for what in North America is called a «vacuum tube»: «The means I employ for this purpose consists in the insertion in the circuit of the alternating current of an appliance which permits only the passage of electric current in one direction and constitutes therefore an electrical valve».
* {{cite patent|inventor-first=John Ambrose |inventor-last=Fleming |title=Improvements in instruments for detecting and measuring alternating electric currents |country-code=GB |patent-number=190424850 |publication-date=August 15, 1905 |issue-date=September 21, 1905}}
* {{cite patent|inventor-first=John Ambrose |inventor-last=Fleming |title=Instrument for converting alternating electric currents into continuous currents |country-code=US |patent-number=803684 |file-date=November 16, 1904 |publication-date=April 29, 1905 |issue-date=November 7, 1905}}</ref>.

== Физика явления ==
Для выхода [[электрон]]а из металла во внешнее пространство ему необходимо придать некоторую энергию, называемую [[Работа выхода|работой выхода]] электрона, — преодолеть [[потенциальный барьер]].

Концентрация свободных электронов в металлах достаточно высока, поэтому даже при средних температурах из-за распределения электронов по скоростям (по энергии) некоторые из них обладают энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера на границе [[металл]]а. При комнатной температуре доля таких электронов очень мала и ток термоэлектронной эмиссии не наблюдается. С повышением температуры [[кинетическая энергия]] теплового движения быстро растёт — и термоэлектронная эмиссия становится заметной.

Исследование закономерностей термоэлектронной эмиссии можно наблюдать с помощью простейшей двухэлектродной [[радиолампа|лампы]] — вакуумного [[диод]]а, представляющего собой баллон, из которого откачан газ, с размещёнными внутри него двумя электродами: [[катод]]ом и [[анод]]ом. В простейшем случае катодом может служить проволока из тугоплавкого металла (например, [[вольфрам]]а), накаливаемая электрическим током. Анод чаще всего выполняют в виде полого металлического цилиндра, окружающего катод. Если между анодом и катодом приложить напряжение, то при горячем катоде и при подаче на анод напряжения, положительного относительно катода, ток начинает протекать через промежуток между анодом и катодом. Если на анод подавать отрицательное относительно катода напряжение, то ток прекращается, как бы сильно катод ни нагревали. Из этого опыта следует, что нагретый катод испускает отрицательные частицы — электроны.

Если поддерживать температуру накалённого катода постоянной и построить зависимость анодного тока от анодного напряжения — [[Вольт-амперная характеристика|вольт-амперную характеристику]] вакуумного диода, то оказывается, что она нелинейна, то есть для вакуумного диода [[закон Ома]] не выполняется.

Зависимость термоэлектронного тока от анодного напряжения в области малых положительных значений описывается [[Закон степени трёх вторых|законом степени трёх вторых]] (установлен русским физиком [[Богуславский, Сергей Анатольевич|С. А. Богуславским]] и американским физиком [[Ленгмюр, Ирвинг|И. Ленгмюром]]):

: <math>I=BU^{3/2}</math>,

: где <math>B</math> — коэффициент ({{Не переведено 5|Первеанс|первеанс|4=Perveance}}), зависящий от формы и размеров электродов, а также их взаимного расположения.

При увеличении анодного напряжения сила тока возрастает до некоторого максимального значения, при котором ток называется '''током насыщения''', и далее не увеличивается при последующем повышении напряжения на аноде. При этом практически все электроны, покидающие катод, поглощаются анодом, поэтому дальнейшее увеличение [[Напряжённость электрического поля|напряжённости поля]] между анодом и катодом не может привести к увеличению тока. Следовательно, [[плотность тока]] насыщения характеризует эмиссионную способность материала катода.

Термоэлектронный диод также может использоваться для преобразования разности температур в электроэнергию напрямую, без движущихся частей — таковым служит [[Термоэмиссионный преобразователь|термоэлектронный преобразователь]], разновидность теплового двигателя.

== Формула Ричардсона для плотности тока насыщения ==
Формула, которую на основе [[Электронная теория|классической электронной теории металлов]] первоначально вывел [[Ричардсон, Оуэн Уилланс|Ричардсон]] и в которую американский учёный [[Саул Дэшман|С. Дэшман]] затем внёс уточнения, пользуясь [[Старая квантовая теория|квантовой теорией]], называется уравнением Ричардсона — Дешмана.

Плотность тока насыщения определяется формулой Ричардсона — Дешмана, выведенной теоретически на основе квантовой статистики<ref>{{книга
 | автор         = {{nobr|Фридрихов С. А., Мовнин С. М.}}
 | часть         = Глава 10. Физические основы эмиссионной электроники
 | ссылка часть  = 
 | заглавие      = Физические основы электронной техники
 | оригинал      = 
 | ссылка        = 
 | викитека      = 
 | ответственный = 
 | издание       = 
 | место         = М.
 | издательство  = Высшая школа
 | год           = 1982
 | том           = 
 | страницы      = 434—435
 | столбцы       = 
 | страниц       = 608
 | серия         = 
 | isbn          = 
 | тираж         = 
 | ref           = 
}}</ref>:

: <math>j=(1 - \langle R\rangle)A_{0} \cdot T^2 \cdot e^{- e\varphi/kT}</math>, где:
:* <math>\langle R\rangle</math> — коэффициент отталкивания электронов от потенциального барьера, а точнее, значение, усреднённое по спектру термоэлектронов;
:* <math>A_{0}</math> — термоэлектрическая постоянная, равная <math>120{,}4 \ \cfrac {\operatorname A} {\operatorname K^2 \operatorname{cm}^2} , </math> а в модели свободных электронов [[Зоммерфельд, Арнольд|А. Зоммерфельда]] — <math>A_0 = {4 \pi m k^2 e \over h^3} = 1,20173 \times 10^6\,\mathrm{A\cdot m^{-2}K^{-2}};</math>
:* <math>\varphi</math> — [[работа выхода]] (потенциал) электронов из катода;
:* <math>k</math> — [[постоянная Больцмана]];
:* <math>e</math> и <math>m</math> — заряд и масса электрона;
:* <math>h</math> — [[постоянная Планка]];
:* <math>T</math> — [[абсолютная температура]].

Для практического применения эту формулу также записывают в виде<ref>''Зиновьев В. А.'' Краткий технический справочник. Том 1. — М.-Л. Техтеориздат, 1949. — c. 183</ref>:

: <math>j=a \cdot T^2 \cdot e^{- b/kT}</math>,

: где <math>a,\ b</math> — постоянные для данного материала катода параметры, определяемые из опыта.

Уменьшение работы выхода приводит к быстрому увеличению плотности тока насыщения. Обычно используют катоды, которые выдерживают большие температуры и обладают высокой эмиссионной способностью: как правило, из вольфрама, торированного вольфрама и из [[Борид лантана|гексаборида лантана]] (<chem>LaB_6</chem>). Также используют оксидные катоды (например, вольфрам, покрытый тонким слоем [[оксид]]ов [[Щёлочноземельные металлы|щёлочноземельных металлов]]) с пониженной рабочей температурой по сравнению с вышеперечисленными.

== Эффект Шоттки при термоэлектронной эмиссии ==
[[Файл:Schottky-effekt.svg|thumb|Вид [[Электростатический потенциал|электростатического потенциала]] вблизи отрицательно заряженного электрода и снижение работы выхода за счёт эффекта Шоттки.
Чёрная линия — потенциал без наложения внешнего поля; красная линия — потенциал <math>E_U</math> от внешнего поля; синяя линия — потенциал электрона с одновременным учётом работы выхода и внешнего поля; <math>x_m</math> — расстояние от электрода с максимумом потенциала.]]
{{main|Эффект Шоттки}}
При наложении внешнего [[Электростатическое поле|электростатического поля]], [[Силовые линии векторного поля|силовые линии]] которого направлены к эмиттеру (катоду) — то есть этот электрод имеет отрицательный потенциал относительно анода, — наблюдается снижение работы выхода электронов из катода. Это явление называется эффектом Шоттки, получившее название в честь [[Шоттки, Вальтер|Вальтера Шоттки]], исследовавшего его. Приблизительное объяснение эффекта приведено на рисунке. Внешнее электрическое поле <math>E_U</math> понижает работу выхода на величину <math>\Delta W </math>. Электроны в металле имеют энергию, равную энергии [[Уровень Ферми|уровня Ферми]] <math>E_F</math>, а электроны на бесконечном удалении от поверхности имеют энергию <math>E_\infty</math>. Разность этих энергий — это работа выхода <math>E_e</math>. Сумма сил притяжения к катоду и от внешнего поля имеет [[Экстремум#Определения|локальный максимум]] на расстоянии <math>x_m</math> от катода, причём этот максимум имеет энергию ниже энергии выхода, что увеличивает термоэлектронную эмиссию. Эмиссия электронов, которая происходит в результате совместного действия эффекта Шоттки и термоэлектронной эмиссии часто называется «эмиссией Шоттки». Формулу для плотности тока термоэлектронной эмиссии с учётом эффекта Шоттки можно получить простой модификацией формулы Ричардсона, подставив в неё вместо <math>\varphi</math> энергию <math>\varphi - \Delta W </math><ref>{{статья
|заглавие=Thermionic field emission at electrodeposited Ni-Si Schottky barriers
|издание=Solid-State Electronics
|том=52
|номер=7
|страницы=1032—1038
|bibcode=2008SSEle..52.1032K
|doi=10.1016/j.sse.2008.03.002
|ссылка=https://eprints.soton.ac.uk/143941/1/Thermionic_field_emission_at_electrodeposited_Ni%25E2%2580%2593Si_Schottky_barriers.pdf
|язык=en
|тип=journal
|автор=Kiziroglou M. E.; Li X.; Zhukov A. A.; De Groot P. A. J.; De Groot C. H.
|год=2008
|archivedate=2020-08-09
|archiveurl=https://web.archive.org/web/20200809130321/https://eprints.soton.ac.uk/143941/1/Thermionic_field_emission_at_electrodeposited_Ni%25E2%2580%2593Si_Schottky_barriers.pdf
}}</ref><ref name=Orloff>{{книга
|год=2008
|часть=Schottky emission
|ссылка часть=https://books.google.it/books?id=y0FF19lud5YC&pg=PA6&lpg=PA6&dq=#v=onepage&q=&f=false
|заглавие=Handbook of Charged Particle Optics
|страницы=5—6
|издание=2nd
|издательство=[[CRC Press]]
|isbn=978-1-4200-4554-3
|дата ссылки=2017-01-17
|ссылка=https://books.google.it/books?id=y0FF19lud5YC&pg=PA6&lpg=PA6&dq=
|язык=und
|автор=Orloff, J.
|archive-date=2017-01-17
|archive-url=https://web.archive.org/web/20170117111100/https://books.google.it/books?id=y0FF19lud5YC&pg=PA6&lpg=PA6&dq=
}}</ref>:

: <math>J (F,\ T,\ W) = A_{\mathrm{G}} T^2 e^{ - (\varphi - \Delta W) \over k T}.</math>

Величина уменьшения работы выхода <math>\Delta W</math>за счёт эффекта Шоттки даётся формулой:

: <math>\Delta W = \sqrt{q^3 E \over 4\pi \varepsilon_0},</math> где:
:* <math>q</math> — элементарный заряд;
:* <math>E</math> — напряжённость электрического поля;
:* <math>\varepsilon_0</math> — [[Электрическая постоянная|диэлектрическая постоянная вакуума]].

Эта формула хорошо согласуется с практическими измерениями при [[Напряжённость электрического поля|напряжённости электрического поля]] примерно до {{nobr|10<sup>8</sup> В/м}}. Для напряжённости электрического поля выше {{nobr|10<sup>8</sup> В/м}} существенным становится туннелирование электронов через потенциальный барьер, так называемое туннелирование [[Автоэлектронная эмиссия|Фаулера — Нордхайма]], и при этом туннельный ток начинает вносить значительный вклад в общий ток эмиссии. В этом режиме эффекты термоэлектронной и туннельной эмиссии, которая усиливается за счёт поля, могут быть описаны уравнением Мерфи — Гуда<ref>
{{статья
|заглавие=Thermionic Emission, Field Emission, and the Transition Region
|издание=[[Physical Review]]
|том=102
|номер=6
|страницы=1464—1473
|bibcode=1956PhRv..102.1464M
|doi=10.1103/PhysRev.102.1464
|язык=en
|тип=journal
|автор=Murphy E. L.; Good G. H.
|год=1956
}}</ref>. В ещё более сильных полях туннелирование Фаулера — Нордхайма становится доминирующим механизмом электронной эмиссии — и катод работает в так называемом режиме «холодной электронной эмиссии» или «автоэлектронной эмиссии».

Термоэлектронная эмиссия также может усиливаться от других форм возбуждения поверхности катода — например, при облучении светом<ref>
{{статья
|заглавие=Opto-Thermionic Refrigeration in Semiconductor Heterostructures
|издание=[[Physical Review Letters]]
|том=86
|номер=24
|страницы=5570—5573
|bibcode=2001PhRvL..86.5570M
|doi=10.1103/PhysRevLett.86.5570
|pmid=11415303
|язык=en
|тип=journal
|автор=Mal'Shukov A. G.; Chao K. A.
|год=2001
}}</ref>. Так, возбуждённые атомы [[Цезий|цезия]] в парах в термоэмиссионных преобразователях образуют активные центры Cs<sup>-</sup> {{iw|Вешество Ридберга|Ридберга|en|Rydberg matter}}, которые приводят к уменьшению работы выхода с {{nobr|1,5 эВ}} до {{nobr|1,0—0,7 эВ}}. Эти центры имеют большое время жизни, и работа выхода остаётся низкой, что существенно повышает эффективность термоэмиссионного преобразователя<ref>
{{статья
|заглавие=Very low work function surfaces from condensed excited states: Rydber matter of cesium
|издание=Surface Science
|том=269/270
|страницы=695—699
|bibcode=1992SurSc.269..695S
|doi=10.1016/0039-6028(92)91335-9
|язык=en
|тип=journal
|автор=Svensson R.; Holmlid L.
|год=1992
}}</ref>.

== Применение явления ==
На явлении термоэлектронной эмиссии основана работа почти всех [[Вакуумные электронные приборы|вакуумных электронных приборов]] (кроме [[Фотоэлемент|фотоэлементов]], [[Фотоэлектронный умножитель|ФЭУ]], где используется [[внешний фотоэффект]], а также [[Холодный катод|холоднокатодных]] приборов, где используется [[Автоэлектронная эмиссия|автоэмиссия]], и [[Вторично-электронный умножитель|ВЭУ]], где используется [[вторичная электронная эмиссия]]) и [[Электронно-лучевые приборы|электронно-лучевых приборов]], электронно-лучевой технологии, [[Электронный микроскоп|электронных микроскопах]], [[Термоэмиссионный преобразователь|термоэмиссионных преобразователей энергии]].

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* [https://gigabaza.ru/doc/22010-pall.html ''Трофимова Т. И.'' Курс физики.]
* {{книга
|автор= Добрецов Л. Н., Гомоюнова М. В.
|заглавие=Эмиссионная электроника
|ссылка = 
|место={{М.}}
|издательство=Наука
|год=1966
|страниц=564
|isbn=
}}

* {{книга
|автор=  Херинг К., Никольс М.
|заглавие=Термоэлектронная эмиссия
|ссылка = 
|место={{М.}}
|издательство=Издательство иностранной литературы
|год=1950
|страниц=196 
|isbn=
}}

== Ссылки ==
* {{из БСЭ|заглавие=Термоэлектронная эмиссия}}
* [https://www.youtube.com/watch?v=0GvO15SyIXI Кинофрагмент «Термоэлектронная эмиссия» — Показано влияние температуры катода на выход ток эмиссии электронов из металла.]
{{внешние ссылки}}
{{Томас Эдисон}}

[[Категория:Электронная эмиссия]]