К электронным высоковакуумным приборам относятся приборы, в которых степень разрежения газа столь велика, что средняя длина свободного пробега электронов много больше расстояния между электродами.

При плоском накаленном катоде, эмиттирующем электроны, и плоском параллельном катоду аноде связь между плотностью тока на аноде , анодным напряжением Uа и расстоянием между электродами d описывается законом "степени 3/2":

где - плотность анодного тока, А/м²; Uа - анодное напряжение, В; d - расстояние между электродами, м.

Уравнение справедливо до тех пор, пока плотность анодного тока jа остается меньше плотности тока термоэмиссии катода jэ. Напряжение, при котором отбираемый на анод ток Iа становится равным току термоэлектронной эмиссии катода (где Sк - эмиссионная поверхность катода), называется напряжением насыщения. При дальнейшем увеличении Uа анодный ток в первом приближении остается неизменным. (Более строго - наблюдается слабый рост тока из-за образования у поверхности катода ускоряющего электрического поля и связанного с этим увеличения тока эмиссии катода в соответствии с уравнением Шоттки.)

Уравнение выведено в пренебрежении начальными скоростями вылета электронов из катода и поэтому применимо при не слишком малых Uа. Более точным является уравнение тут

где Uм - величина потенциального минимума около катода, созданного объемным зарядом электронов, В; хм - координата потенциального минимума, м; Тк - температура катода, К.

При цилиндрическом катоде радиуса rк, окруженном коаксиальным цилиндрическим анодом радиуса rа, ток на погонный метр анода

где - поправочный коэффициент, зависящий от отношения (табл. 3-9).

Значения при различных соотношениях

Таблица 3-9

Значения β² и β²1 при различных соотношениях
rα / rk или rk / rα β² β²1
1,000
1,10,00840,0098
1,20,02870,0385
1,40,08670,1486
1,60,15250,3233
1,80,21770,5572
20,27930,8454
2,20,33611,184
2,40,38791,5697
2,60,43511,9995
2,80,4782,4708
30,5172,9814
3,40,58514,1126
3,80,6425,3795
4,20,69026,7705
4,60,73138,2763
50,76669,8887
5,40,797311,601
5,80,824113,407
60,836214,343
6,50,863516,777
70,88719,337
80,925324,805
90,954830,698
100,978236,976
201,0715115,64
401,0946327,01
601,091528,14
801,0845867,11
1001,07821174,9
2001,05622946,1
3001,0444973
4001,03627172,1
6001,0266
8001,0209
10001,0171
20001,0082
50001,002
10 0000,9999

При цилиндрическом катоде, окружающем цилиндрический анод (), расчетная формула аналогична, но поправочный коэффициент , являющийся функцией , имеет другие значения (табл. 3-9). Границы применимости по величинам Uа те же, что и для приближенного уравнения "степени 3/2" для плоских электродов.

Дополнительно по теме