Когда ток в диоде далёк от насыщения, то вблизи поверхности катода образуется тонкий слой электронов, из которого большинство электронов возвращается на катод, притягиваясь к нему, а часть диффундирует в противоположную сторону и увлекается полем к аноду. Почему на внешней границе этого слоя поле можно считать нулевым?
▶Посмотреть решениеСкрыть решение
Когда ток далёк от насыщения, катод испускает электронов гораздо больше, чем уносит анод. Лишние возвращаются. Между катодом и «внешней границей» слоя потенциал имеет минимум: электроны с тепловыми скоростями частично переваливают через горб и уходят к аноду, частично скатываются назад.
На самой границе слоя поле — производная потенциала. Если бы \(E\) смотрело к аноду и было заметным, все электроны, дошедшие до границы, уходили бы на анод, облако рассосалось бы, и мы оказались бы в режиме насыщения. Если бы \(E\) смотрело к катоду, все электроны возвращались бы, и тока бы не было вовсе.
Стационарный ток «вдали от насыщения» требует, чтобы на границе
\[ E\approx0. \]Электроны едва-едва переваливают через седло. Это и есть граничное условие Чайлда \(E(0)=0\), которым мы воспользуемся в 8.1.17. Толщина слоя обычно много меньше зазора анод–катод, поэтому «граница слоя» почти совпадает с поверхностью катода.