夫兰克-赫兹实验中影响板极电流因素浅析

通过公式与绘图比对实验测得的数据,研究电子与氩原子的夫兰克-赫兹实验中不同阴极电压、第一栅极电压、反向电压下,板极电流随加速电压的变化情况。分析板极电流发生变化的规律及原因,观察测得数据及其绘制的夫兰克-赫兹曲线找出对实验研究负向影响最小的阴极电压、第一栅极电压、反向电压的参考数值。     

优化夫兰克-赫兹实验条件

利用改造后的第一代夫兰克-赫兹实验仪,通过计算机输入不同实验参量,得到相应实验条件的曲线及数据;在同一坐标界面中显示不同参量的多条实验曲线,分析了温度T、灯丝电压UF、第一栅极电压UG1K、阻滞电压UR及第二栅极电压UG2K对夫兰克-赫兹实验曲线形状及测量精度的影响,进而确定了各参量的最佳值.     

夫兰克-赫兹实验中几个问题的研究

测量了F-H实验中控制电压的敏感区,观测了3种不同电路下汞原子的电离曲线并对其成因进行了解释.观测了电离情况下板极电流与反射电压的关系,阐明了在高反射电压下电子在第二栅极附近聚集会增加离子的复合概率.观测了两栅极之间处于"悬浮"状态时板极电流的不稳定,反映了电子和离子扩散的随机性与噪声电压的影响.     

夫兰克-赫兹实验最佳工作参量的确定

讨论了充氩夫兰克-赫兹管中阴极电压Vf、第一栅极电压VG1和拒斥电压VP等因素对夫兰克-赫兹实验IP-VG2曲线的影响,确定了Ar原子夫兰克-赫兹实验的最佳工作参量.     

弗兰克-赫兹实验中氩原子第一激发电位的研究

改进现有弗兰克-赫兹实验仪器:不使用控制电压,把第一栅极G1和第二栅极G2短接,并接到加速电压的正极,G2和A之间仍然接反向减速电压,这样G1和K之间为加速和碰撞区,G1和G2之间为等势碰撞区.当拒斥电压为9V,加速电压为80V,灯丝电压为2.4V时,曲线峰谷差值最大,分辨率最高.计算得到氩原子最外层8个电子中,外层电子的第一激发电位为13.13V,内层电子的第一激发电位为13.41V.     

弗兰克-赫兹实验最佳实验条件及第一激发电位的研究

探究了弗兰克-赫兹实验的最佳实验条件及第一激发电位,通过分析实验数据得出最佳实验条件为灯丝电压3.3V,第一栅极电压1.7V,拒斥电压5.0V,得到氩原子的第一激发电位为11.543eV,并分析原因.     

平栅极结构碳纳米管场发射性能实验

研究了碳纳米管(CNT)场发射显示器(FED)三电极结构的平栅极结构,得到了进一步降低场致发射的开启电压和缩小动态调制电压范围的方法,同时也为相关的场发射安全操作提供了借鉴。实验表明:二极结构场发射调制电压范围较大,调制电压达上千伏,而在三电极的平栅极结构中通过调节阳极电压不仅可控制显示亮度,还对栅极调制电路有保护作用。适当升高阳极电压、适当缩短阴极和阳极之间的距离以及阴栅极经老化后可减小栅极调制电压, 同时还能有效的降低场致发射的动态调制电压的范围。这对新一代的显示器研制提供帮助。     

有机场效应晶体管的非线性注入模型

有机场效应晶体管(Organic field effect transistor,OFET)的非线性特性是指其输出特性曲线在较低的漏极电压下出现类似于二极管的电压电流特性曲线,这种现象在有机场效应晶体管的实验研究中极为常见。Simonetti等通过引入随栅极电压变化的迁移率提出了模型并成功解释了这一现象,但实验中从器件转移特性得出的迁移率通常与栅极电压无关。本文通过引入常数迁移率对该模型进行改进,运用改进的模型研究了影响OFET非线性特性的主要因素,并对如何更加准确地获得器件参数进行了探究。     

伪火花放电开关电压跌落过程实验研究

 设计了典型参数下的伪火花放电开关，进行了空气介质下的电压特性实验，给出了伪火花开关放电电压与气压变化的关系曲线；测量了产生伪火花放电的气压范围（1~29Pa）和单间隙伪火花放电开关耐受电压的最大值(40kV)，测得了伪火花放电与辉光放电的转折点气压(29Pa)，并对实验结果进行了理论分析。研究了伪火花放电开关电压跌落时间与放电电压的关系，首次将开关电压跌落过程分为暂态阶段和稳态阶段，讨论了放电电路参数，气体压力，开关结构和放电电压对电压跌落时间的影响。实验表明，在气压和开关结构不变的条件下，暂态过程时间由放电电压决定，电压越高，则所需时间就越短；稳态过程时间由放电电路参数决定，不受放电电压影响。     

弗兰克-赫兹实验物理分析新视角

弗兰克-赫兹实验的板极电流是积分实验量,不能准确描述弗兰克-赫兹管中热电子能量分布和能量交换规律.采用仿I-V分析法引入弗兰克-赫兹管等效电阻,可直观地体现热电子与管中原子能量交换的共振吸收物理图象.认为管中热电子运动犹如江水奔流“后浪推前浪”,在一系列不同G2栅极电位条件下,改变减速电压VG电流,深入分析热电子“重聚—共振”周期规律的物理原理.实验发现,处于能量交换区共振激发而失去动能的电子在管中形成负电本底且部分屏蔽G2栅极电场的加速作用.这一现象不仅导致其他电子需要比预期更高VG共振激发的能量,而且延缓了下次电子重聚进程.     

非金属原子掺杂的GaN纳米管:电子结构、输运特性及电场调控效应

GaN被称为第三代半导体,有着重要的应用前景.本文对其衍生的一维锯齿型纳米管进行了系统研究,重点研究了ⅢA-ⅦA主族的所有非金属原子低浓度掺杂纳米管后的化学结合特性、电子结构、输运特性及栅极电压调控效应等,并且有一些重要的发现,如:掺杂纳米管具有良好的能量与热稳定性,它们的结合能、形成能及杂质原子周围化学键的平均键长与掺杂原子的原子序数(原子半径)有密切联系;杂质原子与纳米管之间的电荷转移与它们之间的相对电负性有直接关系.更重要的是,研究发现虽然本征纳米管是半导体,但非金属原子掺杂后,纳米管的电子相具有明显的奇-偶效应,即掺杂第ⅢA,ⅤA,ⅦA族原子后,纳米管仍为半导体,而掺杂第ⅣA,ⅥA族原子后,纳米管变为金属,这些现象与孤对电子态有密切关系.对半导体材料的载流子迁移率研究发现:掺杂异质原子,能调控纳米管的空穴及电子迁移率产生1个数量级的差异,特别是较高的栅极电压能明显提高空穴及电子迁移率,如当栅极电压为18 V时,空穴迁移率相对未加电压时的情况增大了近20倍.     

弗兰克-赫兹实验的工作参量对结果的影响

通过改变灯丝电压,第一栅极电压与拒斥电压,观察弗兰克-赫兹实验曲线的变化,讨论不同的工作参量对实验结果的影响,找出弗兰克赫兹实验的最佳工作参量,并探究其规律性。     

如何选择弗兰克-赫兹实验的工作参量

分析了弗兰克-赫兹管中灯丝电压VF、第一栅极电压VG1K、拒斥电压VG2A对实验曲线的影响,进而探讨弗兰克-赫兹实验的最佳实验条件,得到了一些有价值的规律,对实验有一定的指导作用。     

光电效应过程中光电子运动轨迹的模拟

光电效应实验是大学物理非常重要的经典实验之一。然而，由于实验条件和技术水平的限制，无法将实验现象可视化。基于Comsol软件的粒子追踪模块对光电效应过程进行了模拟仿真研究。该模拟仿真可以实现如下功能：1)可通过调节入射波长(频率)、阳极电压、阴极功函数、极板间距和阴极发射电流等参数展开研究；2)可模拟、展现电子在不同电压下的运动轨迹；3)可通过阳极光电流与阳极电压和阴极发射电流的关系曲线，获得遏止电压，验证光电效应的基本规律。通过该模拟仿真实验，使学生对光电效应的过程和规律有了更深刻的理解和认识。     

用于空间X射线通信的栅极控制脉冲发射源研究

利用X射线作为载波实现空间远距离、高速率的信息传输已引起研究者的关注,这项技术的发展将对拓宽电磁波频谱的使用范围具有积极意义.针对X射线通信地面模拟真空实验系统对信号发射源的需求,设计了一种栅极控制X射线源.该X射线源是在传统X射线管的基础上,增加了电压控制栅极,通过改变栅极电压实现X射线的脉冲发射.利用三维电磁场仿真软件CST粒子工作室设计了实验样管,模拟计算了管内的电位分布、电子运动轨迹、实际焦斑大小和打靶电子数.仿真结果表明,实际焦斑大小约为0.4 mm×4 mm,栅极开启电压和截止电压分别为0和-10 V.实验测试了样管特性,测试结果与仿真结果符合得很好,并且在X射线真空实验系统中实现了数字信号传输.     

充氩弗兰克-赫兹实验波谷处加速电压及最佳实验参量

给出了弗兰克-赫兹管的导通电压及波谷处加速电压的表达式,并且讨论了灯丝电压、正向电压及减速电压对实验曲线的影响.通过分析实验曲线及数据得出最佳实验参量为:灯丝电压2.8V,正向电压1.6V,减速电压8.0V.在最佳参量下测得氩原子第一亚稳态的激发电位为11.59V.     

高真空热电子发射实验研究

在真空环境下,研究了阳极电压和阴极电压对金属热发射电流强弱的影响。实验结果表明,提高阳极电压和阴极电压有利于电子从阴极逸出,使发射电流得到增强,此外,提高阳极电压能够降低阴极临界电压,增大发射电流,为提高热电子发射效率提供了实验基础和理论依据。     

影响弗兰克-赫兹实验激发电位的因素探究

通过改变炉温、灯丝电压、栅极电压等条件,测得激发电位实验曲线,并主要研究曲线峰值电压、峰值电压间隔、峰值电流的变化,测得接触电位差.同时还研究了温度对高激发电位实验曲线的影响.     

低栅极电压控制下带有phenyltrimethoxysilane单分子自组装层的有机薄膜晶体管场效应特性研究

制作了底栅极顶接触有机薄膜晶体管器件,60 nm的pentacene被用作有源层,120 nm热生长的SiO₂作为栅极绝缘层.通过采用不同自组装修饰材料对器件的有源层与栅极绝缘层之间的界面进行修饰,如octadecyltrichlorosilane （OTS）,phenyltrimethoxysilane （PhTMS）,来比较界面修饰层对器件性能的影响.同时对带有PhTMS修饰层的OTFTs器件低栅极电压调制下的场效应行为及其载流子的传输机理进行研究.结果得到,当|V 关键词： 有机薄膜晶体管 自组装单分子层 场效应迁移率 低栅极调制电压     

后栅结构四针状纳米ZnO场致发射显示器的研制

为了解决二极结构FED驱动电压高的问题,设计制作了后栅式三极结构纳米ZnO场致发射显示器,进行了场致发射实验,验证这种结构的可行性。采用丝网印刷厚膜技术实现后栅极结构FED的制作,工艺简单,实现了较低电压的调制。对影响场致发射性能的栅极电压、阳极电压进行了分析讨论。将阴栅极板和荧光屏封装成5英寸三极结构的场致发射显示器,实现了稳定的场致电子发光显示。