ПЛАЗМЕННЫЕ ДИОДЫ
Вакуумный диод без пространственного заряда — всего лишь вдевания, поскольку единственный практический способ устранить пространс- иный заряд состоит в замене вакуума на ионный газ низкого давления. Для ния ионов можно заполнить диод нейтральным газом низкого давления, а
Ирвинг Ленгмюр был выдающимся ученым, который, работая в компании General Electric, громадный вклад в развитие физики термоэлектронных процессов. Ленгмюр, кроме того, в техническую лексику слово «плазма», а также предложил методы искусственного вызы — юждя. В 1932 г. он получил Нобелевскую премию по химии за «открытия и изобретения сти химии поверхности».
затем произвести его ионизацию. Нас интересуют два механизма ионизации именно: поверхностная ионизация и столкновительная ионизация (иначе, и низация за счет соударений).
Влияние на работу плазменных диодов паров цезия, используемых в бс шинстве такого рода устройств, можно свести к пяти основным факторам:
1) ионы цезия могут компенсировать отрицательный пространственный ряд в межэлектродном пространстве;
2) атомы цезия конденсируются на электродах, изменяя их эффективгг работу выхода предсказуемым образом;
3) атомы и ионы цезия рассеивают электроны, тем самым препятствуя плавному движению от эмиттера к коллектору;
4) неупругие столкновения электронов с атомами цезия могут привод к ионизации последних, что увеличивает ионный ток;
5) тепловая конвекция паров цезия увеличивает потери в диоде.
При относительно низкой концентрации паров цезия существенными яв ются только первые два фактора, и речь идет о плазменных диодах низкого ления. В противном случае мы имеем дело с плазменными диодами высок давления, которые способны работать при высоких удельных мощностях (св 300 кВт/м2, или 30 Вт/см2).
Цезиевый пар, который служит для создания ионов, получают путем исп ния цезия, содержащегося в специальном резервуаре, температура которого может быть подобрана таким образом, чтобы установилось требуемое дав те паров цезия pCs. Эмпирическое выражение, связывающее температуру Тг и новесное давление паров pCs (Па), имеет вид
Испарение цезия, будучи тепловым эффектом, должно подчиняться закону Ботмана
где р0 = 109 Па.
Чаще всего энтальпия испарения цезия принимается равной 73,2 МДж/кмоль, соответствует 0,75 эВ. [18] 1
2) степень компенсации пространственного заряда, измеряемую параме-
тром р.
Мы собираемся показать, что случай р = 1 соответствует точной компенсация пространственного заряда, Р < 1 — частичной компенсации (электронная плазма или недокомпенсированный режим), когда имеется избыток электронов, 3 > 1 — избыточной компенсации (ионная плазма, или перекомпенсированный режим), для которой характерен избыток ионов.