ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ПЕРЕНОС ЭЛЕКТРОНОВ

Простейший термоэмиссионный генератор состоит из эм ИТ руюшей поверхности (эмиттер), нагретой до достаточно высокой температ> Тн, и расположенной в ее окрестности собирающей поверхности (коллек’ находящейся при более низкой температуре Тс. Пространство между эти поверхностями может быть вакуумировано. Источник тепла может иметь г бую природу: пламя, ядерный реактор, тепло за счет реакций ядерного раси концентрированное солнечное излучение и т. д.

Геометрия прибора влияет на его работу, но здесь мы ограничимся прос шей конфигурацией, состоящей из двух параллельных плоских электродов.

Итак, электроны вылетают из эмиттера и движутся в межэлектродном и странстве по направлению к коллектору. Условное направление тока во внеш цепи при любых обстоятельствах — от эмиттера к коллектору. Другими слова коллектор является анодом, а эмиттер — катодом.

При работе в качестве генератора устройство связано с внешней нагрузк как показано на рис. 6.2. Падение напряжения на внешней нагрузке приво к тому, что потенциал коллектора становится отрицательным по отношению эмиттеру. В электронных приложениях приборы обычно работают с внеш

напряжением смещения, благодаря которому потенциал коллектора положите­лен по отношению к эмиттеру, и возникает ускоряющий межэлектродный по­тенциал (рис. 6.3).

6.2. Простейший термоэмиссионный 'ратор

Рис. 6.3. Термоэмиссионный диод с прило­женным напряжением смещения

Можно предположить, что при наличии ускоряющего напряжения смещения эмитированные электроны достигнут коллектора, т. е. плотность тока в меж - ктродном зазоре / будет равна току эмиссии J0. Однако зачастую J меньше из-за ограничений, вызванных пространственным зарядом (ненасыщенный им), в то время как при / = /0 значение тока ограничено значением тока ~сии (режим насыщения).

Большинство термоэмиссионных усилителей работают в режиме, когда 'транственный заряд ограничивает ток прибора. В этом случае ток зави - от приложенного напряжения и описывается законом Чайлда-Ленгмюра, рый будет рассмотрен ниже. Максимальная эффективность термоэмисси - ого генератора достигается при максимально возможной плотности тока, _ едовательно, он должен работать в режиме насыщения.

В вакуумных устройствах отсутствует механизм рассеяния эмитирован- > электронов. Поэтому движение электронов определяется локальны- электрическими полями, или, иными словами, межэлектродным потен - том.

При отсутствии заряда в межэлектродном пространстве устройства, имеюш. плоскопараллельные электроды, т. е. при отсутствии между электродами э тированных электронов, электрическое поле в зазоре постоянно, и потенш изменяется линейно с расстоянием от опорного электрода (эмиттер на рис. 6 " как показано на рис. 6.4, кривая а. Электрон, инжектированный в межэле родное пространство, будет двигаться с постоянным ускорением. Однако е>. число электронов будет достаточно велико, то их коллективный заряд измен профиль распределения потенциала, вызвав его прогиб — кривая Ь.

Увеличение числа электронов в межэлектродном пространстве может при к такому прогибу профиля потенциала, при котором электрическое поле ок эмиттера станет отрицательным (кривая с), что, в свою очередь, приведет и явлению тормозящей силы, действующей на эмитированные электроны. Тот электроны, вылетевшие с достаточно большой начальной скоростью, будут с собны преодолеть этот барьер и попасть на коллектор. В результате ток при' будет ограничен и его значение будет меньше, чем значение, соответствуй максимальной эмиссионной способности эмиттера.