Методические указания по выполнению

КАТОДЫ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ

ЗАДАЧА 4

ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРОНА В МЕТАЛЛАХ

ЗАДАЧА 3

ДВИЖЕНИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ПОЛЕ КОНДЕНСАТОРА

ЗАДАЧА 2

ДВИЖЕНИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

ЗАДАЧА 1.

Частица (Э - электрон, П - протон) массой m ускоряется разностью потенциалов U. При этом она приобретает энергию W и скорость V. Начальная скорость частицы равна нулю.

Определить недостающие параметры в таблице 3.1, отмеченные значком «*».

Таблица 3.1 — Исходные данные к задаче 1
Вариант	Частица	U, В	W, Дж	V, м/с	Вариант	Частица	U, В	W, Дж	V, м/с
	Э		*	*		*	*	4,8x10^-19	2,39x10^4
	П		*	*		Э		*	*
	Э		*	5,92x10^5		П		*	*
	П		*	1,38x10^4		Э	*	*	1,45x10^6
	*		*	5,92x10^5		П	*	*	3,38x10^4
	*		*	1,38x10^4		*		*	1,45х10^6
	*	*	1,6x10^-19	5,92x10^5		*		*	3,38x10^4
	*	*	1,6x10^-19	1,38x10^4		*	*	9,6x10^-19	1,45x10^6

Продолжение таблицы 3.1
Вариант	Частица	U, В	W, Дж	V, м/с	Вариант	Частица	U, В	W, Дж	V, м/с
	Э		*	*		*	*	9,6x10^-19	3,38x10^4
	П		*	*		Э		*	*
	Э	*	*	1,02х10^6		Р		*	*
	П	*	*	2,39х10^4		Э	*	*	1,78х10^6
	*		*	1,02х10^6		Р	*	*	4,14х10^4
	*		*	2,39х10^4		*		*	1,78х10^6
	*	*	4,8х10^-19	1,02х10^6		*		*	4,14х10^4

Заряженная частица (Э - электрон, П - протон) под действием напряжения U движется между пластинами плоскопараллельного конденсатора. Расстояние между пластинами d, время пролета частицы t. Считать, что начальная скорость частицы равна нулю.

Определить недостающие параметры в таблице 4.1, отмеченные значком «*».

Таблица 4.1 — Исходные данные к задаче 2
Вариант	Частица	d, м	U, В	t, с	Вариант	Частица	d, м	U, В	t, с
	Э	0,1		*			0,01		4,59х10^-7
	П	0,1		*		Э	0,05		*
	*	0,1		1,51х10^-7		П	0,05		*
	*	0,1		6,5х10^-6		Э	0,05	*	7,55х10^-8
	Э	*		1,51х10^-7		П	0,05	*	3,25х10^-6
	П	*		6,5х10^-6		Э	*		7,55х10^-8
	Э	0,1	*	1,51х10^-7		П	*		3,25х10^-6

Продолжение таблицы 4.1
Вариант	Частица	d, м	U, В	t, с	Вариант	Частица	d, м	U, В	t, с
	П	0,1	*	6,5х10^-6		*	0,05		7,55х10^-8
	Э	0,01		*		*	0,05		3,25х10^-6
	П	0,01		*		Э	0,05		*
	Э	0,01	*	1,07х10^-8		П	0,05		*
	П	0,01	*	4,59х10^-7		Э	0,05	*	5,35х10^-8
	Э	*		1,07х10^-8		П	0,05	*	2,29х10^-6
	П	*		4,59х10^-7		Э	*		5,35х10^-8
	*	0,01		1,07х10^-8		П	*		2,29х10^-6

Концентрация электронов в некотором металле составляет N. Максимальное значение энергии электрона при Т =0 (К) - уровень Ферми W.

Определить недостающие параметры в таблице 5.1, отмеченные значком «*».

Таблица 5.1 — Исходные данные к задаче 3
Вариант	N, м^-3	W, эВ	Вариант	N, м^-3	W, эВ	Вариант	N, м^-3	W, эВ
	10^30	*		*			5х10^29	*
	*	34,6		6х10^30	*		*	22,9
	2х10^30	*		*			9х10^29	*
	5х10^30	*		9х10^30	*		*	33,9
	*	57,9		*			3х10^29	*
	*			10^29	*		*	16,3
	5х10^31	*		*	7,81		6х10^29	*
	*			2х10^29	*		*	25,9
	6х10^31	*		*	12,4		8х10^29	*

Оксидный катод работает при температуре Т (K). Материал катода имеет работу выхода электрона W (Дж) и эмиссионную постоянную А (А/м²*К²). Плотность тока эмиссии j (A/м²).

Определить недостающие параметры в таблице 6.1, отмеченные значком «*».

Таблица 6.1 — Исходные данные к задаче 4
№	A	T	W	J	№	A	T	W	J
	3,5х10^5		3х10^-19	*		*		2,38х10^-19	1,65х10^5
	3,5х10^5		*			2 х10^5		4,21х10^-19	*
	3,5х10^5	*	3х10^-19			2 х10^5		*	1,96 х10^3
	*		3х10^-19			2 х10^5	*	4,21х10^-19	1,96 х10^3
	3,5х10^5		3х10^-19	*		*		4,21х10^-19	1,96 х10^3
	3,5х10^5		*	1,23х10^5		3 х10^5		4,21х10^-19	*
	3,5х10^5	*	3х10^-19	1,23х10^5		3 х10^5		*	4,23 х10^4
	*		3х10^-19	1,23х10^5		3 х10^5	*	4,21х10^-19	4,23 х10^4
	2 х10^5		2,63х10^-19	*		*		4,21х10^-19	4,23 х10^4
	2 х10^5		*	3,66х10^4		3 х10^5		3,5х10^-19	*
	2 х10^5	*	2,63х10^-19	3,66х10^4		3 х10^5		*	7,39 х10^5
	*		2,63х10^-19	3,66х10^4		3 х10^5	*	3,5х10^-19	7,39 х10^5
	2 х10^5		2,38х10^-19	*		*		3,5х10^-19	7,39 х10^5
	2 х10^5		*	1,65х10^5		3 х10^5		3,5х10^-19	*
	2 х10^5	*	2,38х10^-19	1,65х10^5		3 х10^5		*	1,01 х10^5

расчетно-графического задания

При ответе на контрольный вопрос следует воспользоваться литературой [8, 9]. Ориентировочный объём ответов 3 — 5 листов формата А4.

При решении задачи 1 (Движение заряженных частиц в электрическом поле), следует использовать выражение для равенства кинетической энергии и энергии микрочастицы в электрическом поле [10].

где m _э = 9,12·10^-31 — масса электрона (кг);

m _п = 1,67·10^-27 — масса протона (кг);

e = 1,6·10^-19 — заряд микрочастицы (Кл);

V — скорость микрочастицы (м/с);

U — напряжение (В).

Тип частицы определяется по массе электрона или протона.

При решении задачи 2 (Движение заряженных частиц в полеконденсатора), следует использовать выражение для равенства кинетической энергии и энергии микрочастицы в электрическом поле, а также учитывать, что движение микрочастицы в поле конденсатора является равноускоренным [10].

;

где a — ускорение микрочастицы в поле конденсатора (м/с²);

V ₀ — начальная скорость микрочастицы (м/с);

V — конечная скорость микрочастицы (м/с);

t — время пролета микрочастицы (с).

При решении задачи 3 (Энергия электрона в металлах), следует использовать выражение для энергии уровня Ферми [10]:

где h = 6,63·10^-34 (Дж·с) — постоянная Планка,

m = 9,12·10^-31 (кг) — масса электрона,

N — концентрация электронов (м^-3).

При решении задачи 4 (Катоды электровакуумных приборов), следует использовать выражение для плотности тока эмиссии катода [2, 3]:

где J — плотность тока эмиссии катода (А/м²);

A — эмиссионная постоянная (А/м²·К²);

Т — температура работы катода в Кельвинах;

W ₁ — работа выхода электрона из материала катода (Дж);

k = 1,38·10^-23 (Дж/К) — постоянная Больцмана.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Методические указания по оформлению текстовых работ для студентов дневной и заочной форм обучения направления 6.050901 — “Радиотехника” / СевНТУ В. Г. Слезкин. — Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2010. — 20 с.

2. Батушев В.А. Электронные приборы / В.А. Батушев.— М.: Высш. школа, 1990.— 364 с.

3. Дулин В.Н. Электронные приборы / В.Н. Дулин. — М.: Энергия, 1977.— 424 с.

4. Терехов В.А. Задачник по электронным приборам / В.А. Терехов. — М.: Энергоатомиздат, 1993.— 280 с.

5. Изъюрова Г.И. Расчет электронных схем / Г.И. Изъюрова.— М.: Высш. школа, 1997.— 335 с.

6. Полупроводниковые приборы, интегральные микросхемы и технология их производства: учеб. для студ. вузов II — IV уровня аккредитации / Ю.Е. Гордиенко, А.Н. Гуржий, А.В. Бородин, С. С. Бурдукова. — Харьков: Компания СМИТ, 2004. — 620 с.

7. Валенко В. С. Полупроводниковые приборы и основы схемотехники электронных устройств / В. С. Валенко. — М.: Додэка — XXI, 2001. — 366 с.

8. Прохоров Е. Д. Твердотіла електроніка / Е. Д. Прохоров. — Харьків: Изд-во Харків. нац. ун-та ім. В. Н. Каразіна, 2007. — 544 с.

9. Москатов Е.А. Электронная техника / Е. А. Москатов. — Таганрог: Изд-во ТРТИ, 2004. — 121с.

10. Яворский Б.М. Справочник по физике / Б.М. Яворский, А.А. Детлаф. — М.: Наука, 1990. — 622 с.

Приложение А

Дата добавления: 2015-05-06