Emisión de electrones de campo
La emisión de campo de electrones , también conocida como emisión de campo ( FE ) y emisión de campo de electrones , es la emisión de electrones inducida por un campo electrostático . El contexto más común es la emisión de campo desde una superficie sólida al vacío . Sin embargo, la emisión de campo puede tener lugar desde superficies sólidas o líquidas , en un vacío, un fluido (por ejemplo, aire ) o cualquier dieléctrico no conductor o débilmente conductor . La promoción inducida por el campo de electrones desde la valencia hasta la banda de conducción deLos semiconductores (el efecto Zener ) también se pueden considerar como una forma de emisión de campo. La terminología es histórica porque los fenómenos relacionados de fotoefecto superficial, emisión termoiónica (o efecto Richardson-Dushman ) y "emisión electrónica fría", es decir, la emisión de electrones en campos eléctricos estáticos fuertes (o cuasiestáticos), se descubrieron y estudiaron independientemente de de la década de 1880 a la de 1930. Cuando la emisión de campo se utiliza sin calificadores, normalmente significa "emisión fría".
La emisión de campo en metales puros se produce en campos eléctricos elevados : los gradientes suelen ser superiores a 1 gigavoltio por metro y dependen en gran medida de la función de trabajo . Si bien las fuentes de electrones basadas en la emisión de campo tienen varias aplicaciones, la emisión de campo suele ser una fuente primaria indeseable de fenómenos de descomposición del vacío y descargas eléctricas , que los ingenieros tratan de prevenir. Ejemplos de aplicaciones para la emisión de campos de superficie incluyen la construcción de fuentes de electrones brillantes para microscopios electrónicos de alta resolución o la descarga de cargas inducidas desde naves espaciales . Los dispositivos que eliminan las cargas inducidas se denominan neutralizadores de carga .
La emisión de campo se explica por el efecto túnel cuántico de electrones a finales de la década de 1920. Este fue uno de los triunfos de la naciente mecánica cuántica . La teoría de la emisión de campo a partir de metales a granel fue propuesta por Ralph H. Fowler y Lothar Wolfgang Nordheim . [1] Una familia de ecuaciones aproximadas, las ecuaciones de Fowler-Nordheim , lleva su nombre. Estrictamente, las ecuaciones de Fowler-Nordheim se aplican solo a la emisión de campo de metales a granel y (con la modificación adecuada) a otros sólidos cristalinos a granel , pero a menudo se usan, como una aproximación aproximada, para describir la emisión de campo de otros materiales.
Emisión de electrones de campo , emisión de electrones inducida por campo , emisión de campo y emisión de campo de electrones son nombres generales para este fenómeno experimental y su teoría. Aquí se utiliza el primer nombre.
La tunelización de Fowler-Nordheim es la tunelización mecánica de ondas de los electrones a través de una barrera triangular redondeada creada en la superficie de un conductor de electrones mediante la aplicación de un campo eléctrico muy alto. Los electrones individuales pueden escapar mediante el túnel de Fowler-Nordheim de muchos materiales en diversas circunstancias diferentes.
Emisión de electrones de campo frío (CFE) es el nombre que se le da a un régimen de emisión estadístico particular, en el que los electrones en el emisor están inicialmente en equilibrio termodinámico interno, y en el que la mayoría de los electrones emitidos escapan por túnel de Fowler-Nordheim desde estados de electrones cercanos al emisor nivel Fermi . (Por el contrario, en elrégimen de emisión de Schottky , la mayoría de los electrones escapan por encima de una barrera de campo reducido, desde estados muy por encima del nivel de Fermi.) Muchos materiales sólidos y líquidos pueden emitir electrones en un régimen CFE si un campo eléctrico de un se aplica el tamaño apropiado.
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