Трансформаторные подстанции высочайшего качества

с нами приходит энергия

Термоэлектронная эмиссия оксидного катода

Оксидный катод наиболее распространен в современных электровакуумных приборах благодаря большой удельной эмиссии, сравнительно низкой рабочей температуре и высокой экономичности (экогомичность катода представляет собой отношение тока эмиссии к мощности накала катода).
В качестве материала керна при изготовлении оксидного катода используется вольфрам или никель. Активный слой представляет собой полупроводник, образованный смесью окислов щелочноземельных металлов (ВаО и SrO — двухкомпонентный оксид или ВаО, SrO и CaO — трехкомпонентный оксид) с вкраплениями атомов чистого металла (Ва, Sr) и поверхностным одноатомным слоем Ва.
Электропроводность и термоэлектронная эмиссия оксидного катода зависят главным образом от концентрации примесных атомов Ва. Поэтому энергетическая диаграмма оксидного катода рассматривается обычно как диаграмма окиси бария с вкраплениями донорной примеси — атомов Ва. Такая диаграмма приведена на рис. 3-2. Здесь
-верхняя граница заполненной (валентной) зоны энергетических уровней; — нижняя граница свободных разрешенных уровней (зоны проводимости); — донорный локальный уровень, вносимый в запретную зону примесными атомами Ва; — уровень Ферми (уровень электрохимического потенциала); — расстояние от локального уровня Ва до нижней границы зоны проводимости; величина называется внутренней работой выхода; — внешняя работа выхода (расстояние от нижней границы зоны проводимости до верха потенциального барьера).
Термоэлектронная эмиссия оксидного катода описывается формулой Козляковской — Тягунова:

где jэ — плотность тока эмиссии, А/м2; В — постоянная, величина которой зависит от степени активировки оксидного катода (концентрации примеси Ва) и лежит обычно в пределах ; — работа выхода оксидного катода (j -работа выхода, выраженная в вольтах). У хорошо активированных катодов j составляет 0,95-1,2 В.
В табл. 3-3 приведены сравнительные данные об основных параметрах современных термокатодов.
Стремление к увеличению срока службы оксидного катода часто приводит к значительному уменьшению фактически отбираемой плотности тока по сравнению с плотностью тока эмиссии. Наиболее полно используется оксидный катод в импульсных приборах, где за счет возникновения ускоряющего электрического поля плотность тока эмиссии увеличивается и достигает
.
В табл. 3-4 приведены основные данные, характеризующие применение оксидного катода в электронных и ионных приборах.

p412_1_00
Рис. 3-2. Энергетическая диаграмма оксидного катода
Таблица 3-3 Основные параметры термокатодов
Тип катодаРабочая температура, КПлотность тока эмиссии, А/м2Экономичность, мА/Вт
Вольфрам2400-26004-10
Тантал2300-240010-20
Торированный вольфрам1800-190020-60
Карбидированный торированный вольфрам1900-200020-70
Торированный молибден1900-2000До 200
Оксидный катод1000-120010-500
Бариевый катод900-100050-150
Таблица 3-4 Основные параметры оксидного катода в электронных и ионных приборах
Характеристика типов лампТемпература катода, КОтбираемая
плотность тока, А/м2
Экономичность катода, мА/Вт
Приемно-усилительные лампы, катоды косвенного накала
Малогабаритные лампы, катоды косвенного накала
Приемно-усилительные лампы, катоды прямого накала
Малогабаритные лампы, катоды прямого накала
Оконечные лампы, катоды косвенного накала
Выпрямительные электронные лампы
Генераторные лампы
Импульсные лампы
Газотроны (катоды прямого накала)
Газотроны и тиратроны (экранированные катоды косвенного накала)
950-1000
950-1000
950-1000
950-1000
1000-1100
1100
1100
1100
1100-1150
1100-1150
60-100
100-200
200-800
200-800
200-800
500-900
250-800
(5-9)100000
1000-3000
1000-3000
4
6
15-40
20-30
10
20
10-40
2000
50-60
100-200