CCI20111111106

8. ZARYS ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ

8.1. Wiadomości wstępne. Emisja elektronów

Elektronika stanowi najmłodszą gałąź elektrotechniki. Jej żywiołowy rozwój rozpoczął się z chwilą wynalezienia lamp elektronowych, które początkowo znalazły zastosowanie w urządzeniach telekomunikacyjnych, a więc w radiofonii, teletechnice, a następnie w telewizji.

W okresie drugiej wojny światowej zaczęto wykorzystywać układy lamp elektronowych w urządzeniach przemysłowych. W ten sposób powstała nowa gałąź techniki — elektronika przemysłowa, która dotyczy zastosowania układów elektronicznych w różnych urządzeniach przemysłowych.

Już po drugiej wojnie światowej wynaleziono tranzystory, w których wykorzystano właściwości półprzewodników. Zastosowanie ich umożliwiło miniaturyzację urządzeń i spowodowało nowe możliwości szerokiego rozwoju elektroniki przemysłowej.

Elektronika przemysłowa obejmuje obecnie szereg dziedzin przemysłowych, są to przeważnie urządzenia: do regulacji i sterowania różnorodnych procesów technologicznych, czyli automatyzacji produkcji, do pomiaru różnych wielkości fizycznych, do badania materiałów sposobami nie powodującymi ich zniszczenia itp.

W układach elektronicznych szczególne znaczenie mają lampy elektronowe próżniowe i gazowane, a ostatnio coraz to większe zastosowanie znajdują „lampy półprzewodnikowe”, czyli tranzystory w różnych układach połączeń. W urządzeniach tych spotykamy się ze zjawiskiem przepływu prądu elektrycznego w próżni, gazach czy też w półprzewodnikach.

Działanie próżniowych lamp elektronowych opiera się na zjawisku emisji elektronów, które polega na wyjściu elektronów z powierzchni metali lub tlenków metali do otaczającej je przestrzeni.

W warunkach normalnych (temperatura otoczenia około 20°C i normalne ciśnienia atmosferyczne) w metalu elektrony swobodne nie mogą wydostać się z powierzchni metalu na zewnątrz, a to ze względu na: stosunkowo małą ich energię kinetyczną i siły przyciągające wywierane przez dodatnie jony metalu. Przez dostarczenie elektronom pewnej ilości energii mogą one opuścić powierzchnię metalu, jeśli i'lko będą miały energię kinetyczną wystarczającą na pokonanie pracy wyjścia.

Energia zużyta na wyzwolenie elektronu z przewodnika nazywa się pracą wyjścia. Praca wyjścia zależy od rodzaju przewodnika. Im jest ona większa, tym trudniej uzyskać emisję elektronów. ■

Wartość pracy wyjścia podaje się w elektronowoltach.

Pra^a wyjścia jest różna dla różnych metali, np. dla metali zasadowych (alkalicznych), jak bar, stront, wynosi 2,5 i 2,7 eV, dla molibdenu i wolframu — 4,2 i 4,6 eV. Dla metali o większych wartościach pracy wyjścia można osiągnąć jej zmniejszenie przez pokrycie powierzchni tych metali warstwą metali zasadowych albo ich tlenków. A więc np. pokrycie wolframu warstwą toru zmniejsza pracę wyjścia do l-bl,2 eV.

W zależności od rodzaju dostarczonej elektronom swobodnym energii rozróżnia się następujące rodzaje emisji elektronów:

1)    emisja termoelektryczna występująca przy nagrzaniu metalu do wysokiej temperatury;

2)    emisja fotoelektryczna występuje pod wpływem naświetlenia powierzchni metalu strumieniem promieniowania świetlnego widzialnego lub promieniowania podczerwonego, albo nadfioletowego;

3)    emisja wtórna powstająca w wyniku bombardowania powierzchni metalu przez elektrony lub jony o dużej prędkości;

4)    emisja autoelektronowa polegająca na wyzwalaniu elektronów z powierzchni metalu na skutek wyciągającego działania bardzo silnego pola elektrycznego.

213