На рисунке приведены три графика зависимости тока в аноде от напряжения на электродах диода, снятые при разных значениях температуры катода. Какая кривая соответствует низкотемпературному катоду, а какая высокотемпературному?
▶Посмотреть решениеСкрыть решение
На рисунке три кривые \(I(V)\) при разных температурах катода. Каждая состоит из двух кусков.
Малые напряжения. Эмиссия с запасом, ток запирает пространственный заряд. Закон Чайлда–Ленгмюра \(I\propto V^{3/2}\) не содержит температуры, поэтому все три кривые на старте идут вместе (или почти вместе — пока полка не перехватила).
Большие напряжения. Поле вычищает облако, ток упирается в эмиссионный потолок \(I_{\text{нас}}(T)\). Формула Ричардсона: потолок растёт с \(T\) экспоненциально. Значит, самая низкая горизонтальная полка — у самого холодного катода, самая высокая — у самого горячего.
На рисунке полка \(T_1\) самая низкая, полка \(T_3\) — самая высокая. Поэтому
\[ T_1\text{ — низкотемпературный катод},\qquad T_3\text{ — высокотемпературный}. \]\(T_2\) лежит посередине.
Заметим терминологию: в радиотехнике «насыщение диода» — это как раз эмиссионная полка при большом \(V\). А «режим пространственного заряда» (далёкий от насыщения) — начальный участок, где \(I\) растёт как \(V^{3/2}\). В задаче 8.1.13 слово «насыщение» на графике \(I(T)\) означало другое — выход тока на чайлдовский предел при росте температуры. Путаница словесная, физика одна.