Малосигнальные равновесные методы. Метод динамической емкости

Рассмотрим метод, позволяющий выполнять метрологические количественные измерения работы выхода электронов из разных материалов — метод Кельвина, или метод динамической емкости. Метод основан на протекании тока смещения между обкладками заряженного конденсатора или конденсатора, пластины которого изготовлены из материалов с различной работой выхода, если каким-либо способом реализованы изменения во времени его емкости. Например, периодически во времени изменяют расстояние между пластинами или по периодическому закону изменяют поляризацию вещества, заполняющего пространство между пластинами.

Действительно, так как в силу неразрывности тока справедливо, что Iпр = Iсм, где ток проводимости  Так как D= E+ 4πP , то ток смещения Iсм . Значит, в системе СИ для экспериментального наблюдения тока, протекающего через конденсатор (тока смещения), получаем:

.

Отсюда следует, что любые изменения во времени напряжения на обкладках конденсатора либо временные изменения параметров емкости приведут к току во внешней цепи.

На данном эффекте (на возможности протекания через емкость токов смещения) основан широкий спектр методик. Остановимся лишь на методике, связанной с измерениями работы выхода электронов из твердого тела.

Пусть есть плоская пластина из известного материала со стабильной работой выхода (например, из золота или платины). Составим плоский конденсатор из пластины с известной работой выхода и пластины из неизвестного материала, работу выхода которого необходимо определить. Тогда между обкладками пластин будет существовать контактная разность потенциалов, не являющаяся функцией емкости пластины, но связанная с разностью работ выхода электронов из пластин конденсатора. Далее прибегнем к процедуре, в результате которой меняется расстояние между обкладками емкости по периодическому закону. В этом случае в силу наличия между пластинами контактной разности потенциалов ΔUc,а значит заряда, равного Q =ΔUcC, через конденсатор потечет ток смещения, который можно будет зарегистрировать во внешней цепи. Пусть расстояние между пластинами конденсатора изменяется по гармоническому закону: . Тогда для изменений емкости справедливо соотношение: . Значит, в цепи потечет ток и на сопротивлении внешнего участка цепи выделится напряжение, пропорциональное контактной разности потенциалов.

Пусть CRи R— входные емкость и сопротивление усилителя (измерительного

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector