Термоэлектронная эмиссия.

Термоэлектронная эмиссия (как и теплопередача) имеет связь с проводимостью вещества. Термоэлектронная эмиссия бывает открытой и скрытой.

Открытая термоэлектронная эмиссия соответствует материалам-проводникам. Открытая термоэлектронная эмиссия – это эмиссия, которая существует без условий, то есть - не управляема.

Скрытая термоэлектронная эмиссия – это эмиссия, которая существует при возникновении условий, то есть управляема.

Пример управляемой, скрытой, эмиссии – возникновение ЭДС при облучении PN-перехода светом. То есть, фотоэлектронная эмиссия – это управляемая термоэлектронная эмиссия. Это можно проверить экспериментом, если изменять температуру PN-перехода.

Скрытая термоэлектронная эмиссия соответствует материалам-полупроводникам с широкой запретной зоной.

Изоляторы обладают более широкими запрещёнными зонами, чем полупроводники и процессы термоэлектронной эмиссии имеют вид процессов электризации. Далее будем рассматривать контакты двух веществ как результат взаимодействия их электронных эмиссий. Попытаемся найти аналогии.

Термопары.

Термопары можно создать на основе проводников или полупроводников с узкой запретной зоной (или тоже самое: с малой работой выхода). Термопары создаются на основе материалов с открытой термоэлектронной эмиссией. Понятие PN-перехода для термопар аналогично понятию PN-перехода полупроводникового диода, и его можно определить так:

На выводах термопары при нагревании ее контакта возникает ЭДС. Здесь важно, чтобы сам, контакт был при температуре большей, чем его выводы. Тогда мы можем определить N и P зоны. Зона P – это материал термопары, на выводе которого положительный полюс ЭДС.

Зона N – это материал термопары, на выводе которого отрицательный полюс ЭДС.

Здесь обозначения P и N несут смысл – позитив и негатив, и никак не связаны с понятиями дырочной и электронной проводимости, по той простой причине, что дырочной проводимости в природе не существует, как не существует самих дырок и ионов внутри твёрдого вещества.

Для термопар существует термоэлектрический ряд напряжений. Для 3-х веществ, понятие P и N зон становиться неудобным для наблюдения, потому для них необходимо знать расположение веществ в термоэлектрическом ряду напряжений.

Радиотехническое условное графическое изображение (УГО) термопары имеет вид:

Рис. 4.1. Радиотехническое обозначение термопары.

Для понимания термоэлектрической теории, разработаем термоэлектрические условные графические изображения

PN-переходов. Эти изображения будут 2-х типов. 1-тип – соответствует УГО полупроводникового диода. 2-тип – изображает контакт 2-х веществ.

Рис. 4.2. Термоэлектрические обозначения термопар и PN-переходов. Стрелкой обозначено направление движения электронов при прямом токе. 1- отмечены обозначения 1-го типа, 2- отмечены обозначения 2-го типа.

На рисунке 4.2. : 1 - обозначен 1-й тип графических обозначений; 2а – обозначен контакт 2-х веществ с открытой термоэлектронной эмиссией; 2б – обозначен контакт 2-х веществ со скрытой термоэлектронной эмиссией. Буквами N и P обозначена полярность термо-ЭДС. Следует учесть, что вещества со скрытой термоэлектронной эмиссией, термо-ЭДС не создают, пока не возникнут соответствующие физические условия. То есть, термо-ЭДС у них управляема.

При изучении термоэлектроники будем пользоваться и первым и вторым типом термоэлектрических УГО. Для обеспечения полной информативности схем, необходимо использовать обозначения, поясняющие расположение вещества в термоэлектрическом ряду.

Опять же будем использовать два типа пояснений. Первый тип пояснений – основан на термоэлектрическом ряду напряжений. (U) Второй тип пояснений может сообщать об атомном номере вещества. (Z)

Рис. 4.3. Пояснения к обозначениям термопар и PN-переходов.

Термопары имеют открытую термоэлектронную эмиссию, потому имеют следующие обозначения (см. рис. 4.4.)

Рис. 4.4. Термоэлектрическое обозначение термопар.

Так, например, термопара, основанная на контакте медь - алюминий может быть изображена так:

Рис. 4.5. Термоэлектрические обозначения термопары Cu-Al. 13 – атомный номер алюминия, 29 – атомный номер меди.