【场致电子发射】

金属在强电场作用下，有电子发射现象，这种现象称为场致电子发射， 或称为金属冷电子发射。势致电子发射与金属热电子发射不同。后者是由于电子跨越势垒而造成，金属冷电子发射则由于电子穿透势垒而引起。因为在阴极表面具有很强的电场，于是在真空中电子的势能曲线随着远离阴极表面而降低，如图 3－16 所示，图中曲线 a 代表电场为零的情况；b 曲线代表有弱外电场的情况；c 曲线代表有强外电场的情况。外电场越强， 则势垒的宽度越窄。根据量子力学的观点，电子不仅具有粒子性，而且还具有波动性。并非只具有足够动能（在数值上

等于功函数ϕ）的电子才能越过势垒高度飞出金属表面，而是具有任意动

能的电子都有一定的几率穿透金属边界的势垒，进入真空空间。势垒宽度越窄，穿透的几率越大。这种现象叫做“隧道效应”。在给定条件下（外电场 E，功函数ϕ ，势垒高度等）解薛定谔方程，可得到场致发射的电流

密度为

j = C E²e

1

−C₂ E

这里C =

e · E_i 2

；C = 8π

2m ϕ³ 。其中h是普朗克常数。从上式

¹ 2πh

E ϕ1/2 2 3h e

可以看出，外电场E越强，功函数ϕ越小时，这种冷发射电流越大。场致电子 发射与温度无关。