[자연과학] 현대물리학 - 열전자 방출 (Tube Diode) 실험

1. 실험제목

열전자 방출 (Tube Diode)

2. 실험목적

1) Edison effect (에디슨 효과) - 열전자 방출 을 확인한다

2) Schottky effect(쇼트키 효과) 를 확인한다

3. 관련이론

1) Edison effect

가열된 금속이나 금속산화물 반도체 표면에서 전자가 방출되는 현상.
열에 의해 에너지를 얻은 전자가 진동에너지에 의해 전자를 속박하는 정전기력을 이겨내고
분리되어 금속 표면에서 튀어나오게 된다.

2) Schottky effect

열전자 방출에서 양극(+극)전위를 높이면 전류가 완전히 포화되지 않고 조금씩 증가하는
현상.
전자가 방출되는 금속 주변에 강한 자기장이 있으면 전자에 인력이 작용하므로 더 쉽게
전자가 방출될 수 있기 때문이다. 따라서 전류는 증가하게 되고 이는
Schottky-Langmuir law
로 설명이 된다.
다시 말해 방출전류는 양극(+극) 가열전압의 함수로서 나타낼 수 있다. 음극의 온도는 가열전압에 의존하므로 전류 또한 음극의 온도에 의존한다고 말 할 수 있다.

4. 실험방법

① Demonstration Tube를 수평하게 고정시킨다. 그리고 핀과 핀 사이 거리가 가장 먼 부분 을 아래쪽으로 돌린다.

② 조심스럽게 핀을 튜브 스탠드에 멈출 때 까지 넣는다.

③ 양의 가열전압 를 얻기 위해 소켓을 튜브 스탠드의 음극에, 소켓를 양극에 4.5~7.5V의 출력으로 연결한다.

④ 튜브 스탠드의 소켓 C를 음극에 연결하고 양전극판을 양극에 0~500V의 출력으로 연결 한다. 그래서 라는 양의 전압을 얻을 수 있다.

⑤ 가열전압과 극판전압을 (음전압, 0, 양전압)변화시켜가며 방출전류를 측정한다.

⑥ 가열전압을 3.5V로 고정시키고 극판전압을 30V씩 증가시켜가며 방출전류를 측정한다.

⑦ 가열전압을 4.5V로 고정시키고 극판전압을 30V씩 증가시켜가며 방출전류를 측정한다.

5. 실험결과

1) Thermionic emission ( Uf : Heating Voltage, Ia : Anode current, Ua : Anode voltage )

U…(생략)

36.56A

317.10

18.81

1) Thermionic emission