ظاهرة شوتكي والإنبعاث المجالي

يؤثر المجال الكهربائي الخارجي على إنبعاث الإلكترونات من سطح المادة. فإذا كان إتجاه المجال مؤخراً أدى ذلك إلى إنخفاض الإنبعاث الإلكتروني أما إذا كان المجال معجلا فإن ذلك يؤدي إلى زيادته. والسبب في ذلك هو أن المجال الخارجي يجمع جمعاً جيراً مع الحاجز الكوني لسطح المادة ، ويؤدي هذا إلى زيادة أو إنخفاض الحاجز الكموني الفعال. ويبين شكل (1) كيفية تأثر الحاجز الكوني الفعال للسطح

شكل (1)

بكل من المجال المؤخر والمجال المعجل. فعندما يكون المجال مؤخراً (أي أن جهد الكاثود موجباً بالنسبة لأي قطب آخر قريب) يزداد الحاجز الكموني إلى القيمة W_r (شكل 1 ب) وبذلك لا يمكن أن تنبعث سوى الإلكترونات التي تزيد طاقتها عن W_r . أما إذا كان المجال الخارجي معجلاً (أي أن جهد الكاثود سالباً بالنسبة لأي قطب آخر قريب) ينخفض الحاجز الكموني إلى القيمة W_a (شكل 1 ج) ويمكن أن تنبعث أي إلكترونات تزيد طاقتها عن W_a.  وتعرف زيادة الإنبعاث الإلكتروني بتأثير المجال المعجل بإسم ظاهرة شوتكي .

وعند زيادة شدة المجال المعجل زيادة شديدة (حوالي 10⁵ فولت/م) يصبح إرتفاع الحاجز الكموني صغير للغاية ويصل إلى قيمة تساوي أو أقل من طاقة فيرمي وW_f . وبذلك يمكن أن يحدث الإنبعاث الإلكتروني حتى عند درجة حرارة مساوية للصفر المطلق ويكون تأثر الإنبعاث بدرجة الحرارة تأثرا ضعيفا . ويعرف الإنبعاث في هذه الحالة باسم الإنبعاث المجالي Field Emission. وجدير بالذكر أن كثافة الإنبعاث المجالي تكون عالية للغاية حيث يمكن لحصول على كثافة تصل الى 1000 أمبير/سم٢.