Открытие термоэлектронной эмиссии, закон Ричардсона-Дешмана.

Термоэлектро́ нная эми́ ссия (эффект Ричардсона, эффект Эдисона) — явление вырывания электронов из металла при высокой температуре. Концентрация свободных электронов в металлах достаточно высока, поэтому даже при средних температурах вследствие распределения электронов по скоростям (по энергии) некоторые электроны обладают энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера на границе металла. С повышением температуры число электронов, кинетическая энергия теплового движения которых больше работы выхода, растёт, и явление термоэлектронной эмиссии становится заметным.

Классический пример термоэлектронной эмиссии - эмиссия электронов от горячего катода в вакуум (также известный как тепловая электронная эмиссия или эффект Эдисона) в электронной лампе.

Формула, первоначально полученная Ричардсоном на основе классической электронной теории металлов, а затем уточнённая русско-американским учёным С. Дэшманом на основе квантовой теории, называется уравнением Ричардсона — Дешмана.

Плотность тока насыщения определяется формулой Ричардсона — Дешмана, выведенной теоретически на основе квантовой статистики:

,

— усреднённое по спектру термоэлектронов значение коэффициента отражения электронов от потенциального порога;

— тероэлектрическая постоянная, равная в модели свободных электронов по А. Зоммерфельду:

— работа выхода электронов из катода;

— заряд электрона;

— постоянная Больцмана;

и — заряд и масса электрона;

— постоянная Планка;

— термодинамическая температура.

Уменьшение работы выхода приводит к резкому увеличению плотности тока насыщения. Поэтому применяются оксидные катоды (например, никель, покрытый оксидом щелочноземельного металла), работа выхода которых равна 1-1.5 эВ.