열전자 방출 문서 원본 보기

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'''열전자 방출'''(熱電子 放出)은 [[전하 운반자]]가 열에 의해 위치 에너지 장벽을 넘어 표면에서부터 흐르는 것을 말한다. 이것은 열 에너지가 [[전하]] 운반자에게 그것을 붙잡고 있는 금속의 에너지를 극복할 수 있는 에너지를 주기 때문이다. 이때 붙잡고 있는 에너지란 것은 [[일함수]]이다. 전하 운반체에는 [[이온]]이나 [[전자]]가 있는데, '''열전자'''라고도 한다.

방출 후에, 방출된 전하와 양은 같고 부호는 반대인 전하가 방출된 지역에 남게 된다. 그러나 [[배터리]]와 연결이 돼 있다면, 방출체에서 전하가 방출됨에 따라 전하가 공급되고, 남아 있는 전하가 배터리를 통해 공급되는 전하와 상쇄된다.

열전자 방출의 전형적인 예로써 진공상태에 있는 뜨거운 [[음극]]에서 방출되는 전자가 있으며, 이것을 '''에디슨 효과'''라고도 한다. 음극은 주로 금속 필라멘트나 탄소화물, 붕소화물 등이 쓰인다. 1000K 이상의 높은 [[온도]]에서 일어난다. 이러한 현상들을 다루는 학문을 열이온학이라고 한다.

== 리처드슨 법칙 ==
1901년 [[오언 윌런스 리처드슨|리처드슨]]은 가열된 선의 전류가 선의 온도와 관련이 있다는 것을 발견했다. 이에 해당하는 식은
:<math>J = A_{\mathrm{G}} T^2 \mathrm{e}^{-W \over k T}</math>
''J''는 전류 밀도, ''T''는 금속의 온도, ''W''는 금속의 [[일함수]], ''k''는 [[볼츠만 상수]], ''A<sub>G</sub>''는 리처드슨 상수라고 한다.
이 식에 자연로그를 씌우면
:<math>\ln J = \ln A_G + 2\ln T - {\frac{W}{{kT}}}</math>
이 식을 통해 다음과 같은 관계식을 얻을 수 있다.
:<math>\ln J_2 - \ln J_1 = \ln A_G - \ln A_G + 2\ln T_2 - 2\ln T_1 + {\frac{W}{{kT_1 }} - \frac{W}{{kT_2 }}} </math>

:<math>\ln \left( {\frac{{J_2 }}{{J_1 }}} \right) = 2\ln \left( {\frac{{T_2 }}{{T_1 }}} \right) + \frac{{\ W }}{k}\left( {\frac{1}{{T_1 }} - \frac{1}{{T_2 }}} \right)</math>


== 같이 보기 ==
* [[공간 전하]]

== 외부 링크 ==
* [http://www.john-a-harper.com/tubes201/ How vacuum tubes really work with a section on thermionic emission, with equations], john-a-harper.com.
* [http://www.nobel.se/physics/laureates/1928/richardson-lecture.pdf Owen Richardson's Nobel lecture on thermionics], nobel.se, December 12, 1929. (PDF)
* [http://www.physics.csbsju.edu/lab/thermionic.pdf Derivations of thermionic emission equations from an undergraduate lab] {{웹아카이브|url=https://web.archive.org/web/20120205211720/http://www.physics.csbsju.edu/lab/thermionic.pdf}}, csbsju.edu.

{{전거 통제}}

[[분류:원자물리학]]
[[분류:전기]]
[[분류:에너지 전환]]
[[분류:진공관]]
[[분류:토머스 에디슨]]