P3.8.1 Dioda tunelowa – Leybold

Dioda próżniowa składa się z dwóch elektrod: podgrzewanej katody, emitującej elektrony dzięki termoemisji oraz anody. Dodatni potencjał pomiędzy anodą i katodą generuje emisję prądu do anody, przenoszonego przez wolne elektrony. Jeśli ten potencjał jest zbyt niski, prąd emisji jest zatrzymywany przez ładunek przestrzenny emitowanych elektronów, które odfiltrowują pole elektryczne przed katodą. Gdy potencjał pomiędzy anodą i katodą jest zwiększony, linie izoelektryczne penetrują głębiej w przestrzeń przed katodą i wzrasta prąd emisji. To zwiększenie prądu z potencjałem jest opisywane przez prawo Schottky-Langmuir:

I ∝U2

Prąd ten jest zwiększany do momentu przezwyciężenia ładunku przestrzennego przed katodą oraz wartość nasycenia prądu emisji zostanie osiągnięta. Z drugiej strony, jeśli ujemny potencjał jest przyłożony do anody jest wystarczający, elektrony nie mogą płynąć do anody i prąd emisji wynosi zero.

W doświadczeniu P3.8.1.1, rejestrowana jest charakterystyka diody próżniowej, tj. prąd emisji jest mierzony w funkcji potencjału anody. Zmieniając napięcie nagrzewania można zademonstrować, że prąd nasycenia zależy od temperatury katody.