Откачивая газ из сосуда, можно дойти до такой его концентрации, при которой молекулы успевают про­лететь от одной стенки сосуда к другой, ни разу не испытав соударении друг с другом. Такое состояние газа в трубке называют вакуумом.

Проводимость межэлектронного промежутка в вакууме можно обес­печить только с помощью введения в трубку источника заряженных ча­стиц.

Термоэлектронная эмиссия.

Чаще всего действие такого источника за­ряженных частиц основано на свой­стве тел, нагретых до высокой темпе­ратуры, испускать электроны. Этот процесс называется термоэлектрон­ной эмиссией. Его можно рассмат­ривать как испарение электронов с поверхности металла. У многих твер­дых веществ термоэлектронная эмис­сия начинается при температурах, при которых испарение самого ве­щества еще не происходит. Такие вещества и используются для изго­товления катодов.

Односторонняя проводимость.

Яв­ление термоэлектронной эмиссии приводит к тому, что нагретый метал­лический электрод в отличие от хо­лодного непрерывно испускает элект­роны. Электроны образуют вокруг электрода электронное облако. Эле­ктрод при этом заряжается положи­тельно, и под влиянием электриче­ского поля заряженного облака эле­ктроны из облака частично возвра­щаются на электрод.

В равновесном состоянии число электронов, покинувших электрод в секунду, равно числу электронов, возвратившихся на электрод за это время. Чем выше температура ме­талла, тем выше плотность электрон­ного облака.

Различие между горячим и холод­ным электродами, впаянными в со­суд, из которого откачан воздух, приводит к односторонней прово­димости электрического тока между ними.

При подключении электродов к ис­точнику тока между ними возникает электрическое поле. Если положи­тельный полюс источника тока сое­динен с холодным электродом (ано­дом), а отрицательный — с нагретым (катодом), то напряженность элект­рического поля направлена к нагре­тому электроду. Под действием этого поля электроны частично покидают электронное облако и движутся к холодному электроду. Электрическая цепь замыкается, и в ней устанавли­вается электрический ток. При про­тивоположном включении источника напряженность поля направлена от нагретого электрода к холодному. Электрическое поле отталкивает элект­роны облака назад к нагретому электроду. Цепь оказывается ра­зомкнутой.

Диод.

Односторонняя проводи­мость используется в электронных приборах с двумя электродами — вакуумных диодах.

Устройство современного вакуум­ного диода (электронной лампы) таково. Внутри баллона из стекла или металлокерамики, из которого откачан воздух до давления 10~6— 10~7 мм рт. ст., размещены два элект­рода (рис. 173, а). Один из них— катод — имеет вид вертикального ме­таллического цилиндра, покрываемо­го обычно слоем оксидов щелочно­земельных металлов, например ба­рия, стронция, кальция. Такой катод называют оксидным.

При нагревании поверхность ок-сидного катода выделяет гораздо больше электронов, чем поверхность катода из чистого металла. Внутри катода расположен изолированный проводник, нагреваемый переменным током. Нагретый катод испускает электроны, достигающие анода, если анод имеет более высокий потен­циал, чем катод.